[發明專利]一種耐溶劑聚酰亞胺納濾膜的制備方法

無效

• 申請號: 201010130566.8
• 申請日: 2010-03-22
• 公開（公告）號: CN101785977A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 曹兵;夏佳挺;潘凱;房昺;馬奇達
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01D71/64
• 分類號: B01D71/64
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明屬于有機膜分離技術領域，具體涉及一種用于有機溶劑分離的耐溶劑聚酰亞胺納濾膜的制備方法。

技術背景

納濾作為一種新型壓力驅動膜分離技術，已廣泛應用于水處理、紡織印染、造紙、食品、醫藥、石化和生化等領域中。納濾膜具有納米級的孔徑，操作壓力較低，對一、二價離子有不同選擇性，對小分子有機物有較高的截留性等特點。

納濾膜一般分為無機納濾膜和有機納濾膜兩種。無機納濾膜具有良好的耐溶劑性能，但價格較昂貴。適用于作有機納濾膜的材料有聚酰亞胺、硅橡膠、聚丙烯腈、聚磷腈、聚亞胺酯以及其他交聯聚合物等。其中，聚酰亞胺因其耐溶劑性和成膜性良好、耐熱性及機械性能優異，結構多樣化，而應用較為廣泛。

目前，所應用的聚酰亞胺納濾膜主要有以下兩種：1)以商品名為Matrimid^TM5218的芳香聚酰亞胺為膜材料，通過相轉化法制備的納濾膜，因Matrimid^TM5218芳香聚酰亞胺為完全酰亞胺化的可溶性聚酰亞胺，耐溶劑性差，且價格昂貴；2)Membrane?Extraction?Technology公司以Lenzing?P84聚酰亞胺為膜材料制備的STARMEM^TM系列膜，而Lenzing?P84聚酰亞胺為二苯甲酮四羧酸二酐、苯甲二胺和4，4′-二氨基二苯甲烷的共聚物，為可溶性聚酰亞胺，因此耐溶劑性能差。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中聚酰亞胺納濾膜耐溶劑性能差的問題，而提供一種用于有機溶劑分離的耐溶劑聚酰亞胺納濾膜的制備方法。

本發明通過如下技術方案實現發明目的：采用相分離法制得聚酰胺酸納濾膜，再通過熱亞胺化將聚酰胺酸轉化為聚酰亞胺，從而制得耐溶劑聚酰亞胺納濾膜，具體包括以下步驟：

1)將干燥的芳香二胺溶解于極性非質子溶劑中，然后將干燥的芳香二酐加入到芳香二胺的溶液中，攪拌反應4～8小時，得到質量濃度為10～30％聚酰胺酸溶液，其中，芳香二胺和芳香二酐的摩爾比為1∶1.01～1∶1.02；

2)聚酰胺酸膜制備將步驟1)中得到的聚酰胺溶液經絲網過濾，靜置脫泡后，室溫下涂覆在玻璃板上，得到厚為150μm～200μm的薄膜，在空氣中放置5秒到1分鐘后，浸入非溶劑凝固液中凝固成膜，得到聚酰胺酸非對稱平板膜，而后將聚酰胺酸非對稱平板膜于非溶劑凝固液中浸泡40分鐘～6小時；將浸泡后的聚酰亞胺非對稱平板膜，在真空干燥箱中，于20～30℃干燥6～8小時，得到聚酰胺酸納濾膜；

3)聚酰亞胺膜制備將上述制備的聚酰胺酸納濾膜放在真空干燥箱中以3～8℃/mi?n的升溫速率升溫至100℃保溫0.5～1小時，而后升溫至170℃保溫1～2小時，再次升溫至200℃保溫1～2小時，最后分別在250℃和300℃保溫2～3小時，或以3～8℃/min的升溫速率升溫至200℃保溫1～2小時，最后分別在250℃和300℃保溫2～3小時，進行熱亞胺化后，依次在乙醇和純水中浸泡10～24小時，干燥，得到耐溶劑聚酰亞胺納濾膜。

其中，步驟1)所述的芳香二胺為4，4’-二氨基二苯醚(ODA)、4，4’-二氨基二苯砜(DADPS)。

步驟1)中所述的極性非質子溶劑為N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。

步驟1)中所述的芳香二酐為均苯四甲酸酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)。

步驟2)中所述的非溶劑凝固液為純水凝固液。

與現有技術相比較，本發明具有以下有益效果：

本發明首先通過相轉換法制備聚酰胺酸膜，再通過熱亞胺化處理，使聚酰胺酸完全酰亞胺化和分子間交聯，因而膜材料為完全酰亞胺化的芳香聚酰亞胺。本發明其中對于熱亞胺化的進程和聚酰胺酸在凝固浴的相翻轉時間進行了詳細的研究，這種制備方法制備的聚酰亞胺納濾膜有較高的強度和耐溶劑性能，并且膜結構穩定，同時克服了耐溶劑性能優良的聚酰亞胺完全亞胺化無法溶解成型的缺點；且本方法簡單易行，所制備的聚酰亞胺納濾膜可以使用于不同溶劑的分離體系而且得到了較高的通量和截留率。

以下結合具體實施方式對本發明作進一步說明。

具體實施方式

以下通過具體實施例對本發明進行更詳細的說明。實施例僅是對本發明的一種說明，而不構成對本發明的限制。實施例是實際應用例子，對于本領域的專業技術人員很容易掌握并驗證。如果在本發明的基礎上做出某種改變，那么其實質并不超出本發明的范圍。

實施例1