1.一种混合基质气体分离膜材料,其特征在于,所述混合基质气体分离膜材料为均质的聚合物膜,由有机添加剂和聚合物基体组成,有机添加剂为具有3D结构的聚酰亚胺,3D结构的聚酰亚胺在混合基质气体分离膜材料中的质量百分数为0.1%~5.0%。
2.根据权利要求1所述的一种混合基质气体分离膜材料,其特征在于,所述3D结构的聚酰亚胺是由2~50nm厚的二维纳米片层结构堆叠成的三维花状立体结构。
3.根据权利要求1所述的一种混合基质气体分离膜材料,其特征在于,所述聚合物基体为聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚砜、聚碳酸酯、聚酰胺中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种混合基质气体分离膜材料,其特征在于,所述混合基质气体分离膜材料的厚度为20~100μm。
5.如权利要求1~4所述任意一种混合基质气体分离膜材料的制备方法,其特征在于,首先通过溶剂热法合成出3D结构的聚酰亚胺,然后将其与聚合物基体复合得到均质、粘稠的铸膜液,再经涂膜、热处理制备出混合基质气体分离膜材料。
6.如权利要求5所述的一种混合基质气体分离膜材料的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
1)通过溶剂热法合成3D结构的聚酰亚胺;
将二酐单体和二胺单体于极性非质子溶剂中合成聚酰胺酸溶液,二酐单体和二胺单体的摩尔比相等,聚酰胺酸溶液的浓度为30~100mg/ml;将聚酰胺酸溶液放入不锈钢高压反应釜中,在150~250℃热处理6~24小时,经洗涤、干燥后得到3D结构的聚酰亚胺;
2)制备铸膜液;
将步骤1)所制备的3D结构的聚酰亚胺加入极性非质子溶剂中,超声分散0.5~2小时,然后向其中加入聚合单体或聚合物基体,混合后溶液的固含量为8%~20%,在温度为0~
100℃条件下搅拌6~24小时形成均匀粘稠的铸膜液,静置脱泡后待用;3D结构的聚酰亚胺在混合基质膜中的质量百分数为0.1%~5.0%;
3)制备混合基质气体分离膜材料;
将步骤2)所制备的铸膜液在洁净的玻璃板上涂膜,然后置于干燥箱中,温度为50~350℃条件下热处理1~24小时,自然降温后脱膜,即得混合基质气体分离膜材料。
7.如权利要求6所述的一种混合基质气体分离膜材料的制备方法,其特征在于,所述二酐单体为均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐、1,
2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、1,2,4,5-环己烷四酸二酐、双环[2,2,2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐中的一种。
8.如权利要求6所述的一种混合基质气体分离膜材料的制备方法,其特征在于,所述二胺单体为对苯二胺、4,4’-二氨基联苯、1,3-环丁烷二胺、1,4-环己烷二胺、乙二胺中的一种。
9.如权利要求6所述的一种混合基质气体分离膜材料的制备方法,其特征在于,所述极性非质子溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、间甲酚中的一种。