一种聚酰亚胺中空纤维膜制备及其亚胺化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110756063A(43)申请公布日2020.02.07(21)申请号201911100111.9(22)申请日2019.11.12(71)申请人北京化工大学地址100029北京市朝阳区北三环东路15号(72)发明人武德珍李依浓牛鸿庆朱丽(74)专利代理机构北京中和立达知识产权代理事务所(普通合伙)11756代理人张伟朴(51)Int.Cl.B01D71/64(2006.01)B01D69/08(2006.01)B01D69/02(2006.01)B01D67/00(2006.01)B01D53/22(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种聚酰亚胺中空纤维膜制备及其亚胺化方法(57)摘要本发明提供一种聚酰亚胺中空纤维膜制备及其亚胺化方法，首先通过干喷湿纺法制备出聚酰胺酸中空纤维膜，在凝固完全后通过溶剂交换交换出原溶剂(DMAc)和凝固浴残留液体(去离子水)，而后将初生纤维膜浸泡入亚胺化试剂中，使其较低温下环化，之后将浸泡过的部分环化的聚酰胺酸中空纤维膜放入烘箱中加热除去溶剂后，继续升温使其完全亚胺化。本发明可以使聚酰胺酸先在低温下部分环化，固定链结构，防止在后续升温过程中发生转移和旋转，可有效的降低中空纤维膜的缺陷，并可以提高中空纤维膜的力学性能、耐压性能、气体渗透分离性能等关键性能。CN110756063ACN110756063A权利要求书1/1页1.一种聚酰亚胺中空纤维膜制备及其亚胺化方法，其特征在于，利用化学亚胺化与热亚胺化混合的亚胺化方法，所述方法包括以下步骤：A:将二酐单体与二胺加入到反应溶剂中，在低温下发生溶液缩聚聚合反应，得到聚酰胺酸溶液；B:将步骤A得到的聚酰胺酸溶液通过干喷湿纺制得聚酰胺酸中空纤维膜，然后放入去离子水中浸泡，使其完全凝固，凝固后将其放入表面张力较小的溶剂中进行溶剂交换；C:将步骤B制得的聚酰胺酸中空纤维膜放入由脱水剂和催化剂组成的体系中浸润，得到部分亚胺化纤维膜；D:将步骤C处理后的部分亚胺化纤维膜用铝箔包裹后放入烘箱中进行第一阶段热处理，保温后除去溶剂，第二阶段继续升温进一步使其亚胺化完全，最终获得聚酰亚胺中空纤维膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中二胺单体和二酐单体的摩尔比为1:1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中，二酐单体为均苯四甲酸二酐、六氟异丙烯邻苯二甲酸、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,3,3’，4’-联苯四羧酸二酐、3,3’，4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐中的一种或多种混合单体；二胺单体为对氨基二苯醚、3，3’-二氨基联苯胺；反应溶剂为N-N-二甲基乙酰胺、N-N-二甲基甲酰胺中的一种或多种混合单体。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中，聚酰胺酸溶液的固含量为5-30％；凝固浴为N-N-二甲基乙酰胺与去离子水的混合溶液，凝固浴温度为30-60℃，其中N-N-二甲基乙酰胺的体积分数为10-30％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中，所述放入去离子水中浸泡时间为8h，放入表面张力较小的溶剂中进行溶剂交换的时间为20h。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C中，脱水剂为乙酸酐、丙酸酐中的一种或多种的任意比例混合；催化剂为三乙胺、吡啶、甲基吡啶中的一种或是多种的任意比例混合；化学亚胺化浸润温度为30-100℃，浸润时间为8-30h。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D中，第一阶段温度范围为室温到135-180℃，保温时间为2h，第二阶段升温至300-360℃。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚酰亚胺中空纤维膜断面方向上从外表面到内表面逐步凝固，凝固态结构从致密到疏松，其外径为300-800μm，内径为200-400μm，拉伸强度为30-80MPa。9.一种采用权利要求1-8所述方法制备的聚酰亚胺中空纤维膜，其特征在于，所述聚酰亚胺中空纤维膜断面方向上从外表面到内表面逐步凝固，凝固态结构从致密到疏松，其外径为300-800μm，内径为200-400μm，拉伸强度为30-80MPa。2CN110756063A说明书1/4页一种聚酰亚胺中空纤维膜制备及其亚胺化方法技术领域[0001]本发明属于聚酰亚胺中空纤维膜技术领域，尤其是涉及一种利用化学亚胺化与热亚胺化混合的聚酰亚胺中空纤维膜的亚胺化方法。技术背景[0002]聚酰亚胺材料具有高强高模、良好的耐温性及优异的力学性能、低介电性、耐辐照性能、化学稳定性，并且有较好的抵抗电子照射能力，并且部分聚酰亚胺生物相容性很好，属于自熄性聚合物。由于聚酰亚胺具有上述的众多优良性质，其发展前途极其广泛。[0003]由于对化石能源的依赖，依靠烧煤供