[發明專利]一種聚丙烯腈薄膜的制備方法以及聚丙烯腈薄膜

有效

• 申請號: 201310474373.8
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103540070A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 田佳樂
• 申請（專利權）人: 蘇州柯萊美高分子材料科技有限公司
• 主分類號: C08L33/20
• 分類號: C08L33/20;C08L71/08;C08L29/04;C08L33/26;C08K5/20;C08K5/41;B29C69/00;B29C47/92;C01B31/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明涉及了薄膜制備技術，具體涉及了一種聚丙烯腈薄膜的制備方法以及聚丙烯腈薄膜。

背景技術

聚丙烯腈（polyacrylonitrile，PAN）高分子側鏈中由于存在極性很強的氰基（-CN），氰基之間會產生強烈的相互作用力導致PAN的熔點（理論值為319℃）高于其熱分解溫度（約為250℃），很難采用熔融方法進行加工，因此，現有技術中一般采用溶液紡絲加工方法來制備PAN纖維，其具體發展過程為：1941年，美國杜邦（Du?Pont）公司開發了二甲基甲酰胺（DMF）作為PAN的溶劑進行干法紡絲，1958年美國氰胺（American?Cyanamid）公司以硫氰酸鈉水溶液作為溶劑，開發了PAN的濕法紡絲工藝，即為溶液紡絲加工方法。

然而，現有的溶液紡絲加工方法的紡絲原液中，需要大量溶劑來完全溶解PAN原料，溶劑一般需占紡絲原液中的75-90wt%，甚至高于90wt%以上，而這些溶劑一般均為腐蝕性的無機溶劑或揮發性的有機溶劑，如二甲基亞砜（DMSO）、二甲基乙酰胺（DMAc）、硝酸、α-吡啶烷酮、環丁砜等，而最終僅有10-25wt%的紡絲原液用于加工產品中，其中，溶劑的回收和提純、以及廢氣或廢水處理不僅需要投入高能耗和加工設備投資，同時更是給環境和生產帶來了很大安全隱患。此外，溶液紡絲加工方法也只能制備得到PAN纖維，而無法制備得到PAN薄膜。

為此，人們一直在探索降低PAN的熔點，進而使得通過熔融方法加工制備PAN纖維或PAN薄膜具有可行性，目前主要采用的方式為增塑劑增塑法和化學共聚增塑法，其中，化學共聚增塑法可通過熔融加工制備得到PAN，具體是在聚合過程中引入第二單體或第三單體，降低PAN聚合物的熔點，但這種方法往往降低了PAN聚合物的力學性能和熱性能，應用范圍受到極大限制；而增塑劑增塑法是指在PAN中添加增塑劑，現有技術中，PAN的增塑劑主要為水，為防止水在加工溫度下的汽化，通常采用加壓熔解而后減壓成型的方法，工藝過程難以控制。

下面具體介紹一些關于可熔融加工的聚丙烯腈聚合物的現有技術：

公開號為CN100999604A的中國專利公開了一種可熔性聚丙烯腈復合物及其制備方法，復合物中含有的增塑劑為離子液體，其制備方法是將質量百分數為72～98%的聚丙烯腈與質量百分數為2～28%的離子液體混合，在25～90℃下攪拌，所制備的復合物可以在120～155℃下熔融，聚丙烯腈復合物可作為聚丙烯腈纖維、膜等的原料，離子液體種類多，無毒，無揮發性，有利用于環境保護。

又如公開號為CN101323656A的中國專利公開了一種丙烯腈共聚物及其制備方法和用途，該丙烯腈共聚物分子鏈上的丙烯腈與第二單體單元的摩爾比為2∶1～19∶1，配方為:丙烯腈單體70.0～90.0MOL%；第二單體10.0～30.0MOL%；引發劑和鏈轉移控制劑分別占單體總量的0.1～16.2MOL%和0.05～5.0MOL%。該制備方法采用本發明丙烯腈共聚物配方和如下工藝：在反應容器中加入適量的去離子水，氮氣沖洗5～400分鐘，溫度0～70℃；然后一次性加入所述的鏈轉移控制劑和引發劑；在混合容器中加入丙烯腈單體和第二單體,充分混勻后，緩慢滴加至所述反應容器中，滴加完畢后繼續攪拌20～40分鐘，過濾產物，去離子水洗滌三次，真空干燥后即得。

再如公開號為CN102806022A的中國專利公開了一種聚丙烯腈基微孔膜的制備方法，該方法采用TIPS工藝，包括：1.制備可熔融丙烯腈基共聚物；采用投料摩爾比為95/5～70/30的丙烯腈單體與第二單體混合物，經聚合工藝制備可熔融丙烯腈基共聚物；2.制備丙烯腈基鑄膜液；將所得共聚物與稀釋劑按1/9～5/5wt%重量比加入攪拌釜中，加熱至140～230℃，形成均勻溶液后脫泡10～60min，制得PAN基鑄膜液；3.制備微孔膜；制備平板膜方法是將所述鑄膜液倒入預熱至150～230℃模具中壓延成形，冷卻、固化、萃取后即得；制備中空膜方法是將所述鑄膜液倒入紡絲機中，在150～230℃下擠出，經萃取稀釋劑后即得。