[發明專利]聚酰亞胺類微孔分離膜的制備方法

無效

• 申請號: 200710039945.4
• 申請日: 2007-04-25
• 公開（公告）號: CN101053786A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 周瑞敏;吳新鋒;郝旭峰;周菲;王智濤;貴舜延;鄧邦俊
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B01D71/46
• 分類號: B01D71/46;B01D67/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種聚酰亞胺類微孔分離膜的制備方法，主要采用了電子束輻照技術，屬輻射化學及高分子薄膜材料加工處理技術領域。

背景技術

在當今世界能源、水資源短缺，水與環境污染日益嚴重的情況下，膜分離科學與技術的研究得到了世界各國的高度重視。在近三十年膜技術獲得了極其迅速的發展，已廣泛而有效的應用于石油化工、制藥、生化、環境、能源、電子、冶金、輕工、食品、航天、海水(苦咸水)淡化、醫療保健等領域(特別是與節能、環境保護、水資源開發利用和再生關系極為密切)，形成了獨立的高新技術產業。

目前不同孔結構的微孔分離膜的制備方法有以下幾種：

1、傳統制膜方法

包括相轉化法、拉伸法等。通過相轉化法，可制造曲通孔結構分離膜、海綿曲通孔結構分離膜、指狀孔結構分離膜、單皮層孔結構膜、雙皮層孔結構膜；拉伸制膜的基礎是結晶高聚物，高度定向的結晶高聚物在接近其熔點的溫度下被擠壓成膜，并以極快的速度拉伸，并經過熱定型工藝固定聚合物的細縫網絡孔結構。

2、重離子或反應堆碎片蝕刻法

高分子膜經重離子或反應堆碎片轟擊，在高分子膜材料中形成許多與膜面垂直的反應徑跡，在這些徑跡中的高分子鏈被打斷，高分子的結構被破壞。然后用蝕刻劑腐蝕高分子膜，凡是產生反應徑跡的部分被腐蝕掉，形成了具有一定孔徑，垂直于膜面的幾乎平行的圓柱形小孔。由于核孔膜具有孔徑和孔密度均勻性和精確性，且具有圓柱狀孔結構，其過濾速率大、機械性能優良和化學穩定性良好，是一種性能優異的過濾材料。

分離膜的孔結構取決于膜的制備方法和工藝條件，而分離膜的分離性取決于膜的結構，當然也與膜材料和膜過程共同決定。核孔模和其它種類分離膜分離性能各相相同：核徑跡蝕制作的分離膜的孔結構具有孔徑均勻的垂直柱形的特點，雖然膜孔隙率只有百分之十幾，其分離效率和上面介紹的其它分離膜相當；原因是核孔膜的厚只有5～15μm，小孔又垂直于膜面，液體在小孔中通過的路程極短，分離效率很高。其它分離膜的孔隙率很高(達60～70％)，有些膜的孔隙率甚至高達90％多，但這類膜的厚度達150μm左右，孔結構非常復雜，孔路徑彎延曲折，造成液體通過路程很長，內阻很大，分離速率并沒有因孔隙率高而提高。

核孔膜的孔徑均勻，分離效率高，但由于制造成本高，推廣應用有較大的難度，且孔的分布沒有規整性，孔徑和膜面的夾角有時候會達30度，甚至造成重疊孔。針對核孔膜的這一現狀，我們提出用金屬多孔膜板覆蓋聚酰亞胺類高分子膜，并用電子束輻照裂解高分子材料，再經腐蝕劑腐蝕，制成小孔相互平行的垂直多孔高分子分離膜，孔的分布具有規整性，形成陣列，且造價低廉。

目前尚未見到用模板掩蓋聚酰亞胺類高分子膜進行電子束輻照，再通過蝕刻來制備的相關報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種微孔高分子聚酰亞胺分離膜的制備方法。本發明的又一目的是提供利用常規的電子加速器，在電子束輻照下加工處理高分子聚酰亞胺薄膜的工藝途徑。

本發明一種聚酰亞胺類微孔分離膜的制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟：

a.首先用去離子水配制H₂SO₄和K₂Cr₂O₇的蝕刻混合溶液，其中H₂SO₄溶液的濃度為6～10mol/L，K₂Cr₂O₇溶液的濃度為0.1～0.3mol/L；

b.將具有微孔圖案的金屬模板覆蓋在高分子聚酰亞胺類薄膜上，然后采用常規的電子加速器，在該電子加速器所產生的電子束輻照下進行輻照，其輻照劑量為600～1200KGy；

c.將輻照后的聚酰亞胺類薄膜經酸洗、堿洗前處理，然后將其浸入上述配制好的蝕刻混合溶液中；在60～90℃溫度下進行蝕刻，控制蝕刻反應的時間為5～10小時；

d.將蝕刻好的聚酰亞胺類薄膜用去離子水清洗，然后放入干燥箱干燥；干燥后即可得到圖案排列規整、孔徑尺寸一致的高分子聚酰亞胺類微孔分離膜；其平均孔徑為20μm。

上述的高分子聚酰亞胺類薄膜包括有：由聚酰胺酸合成的聚酰亞胺、聚酰胺酯合成的聚酰亞胺，以及由各種單體聚合而成的高分子聚酰亞胺薄膜。

本發明方法的特點如下：