[發明專利]一種表面包覆納米二氧化鈦的聚酰亞胺納米纖維膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410107949.1
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103866491B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 齊勝利;牟洪偉;劉丙學;田國峰;閆曉娜;武德珍
• 申請（專利權）人: 北京化工大學常州先進材料研究院
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;C08L79/08;C08G73/10;D01D1/02;D01D5/00;D01F1/10
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1.一種表面包覆納米二氧化鈦的聚酰亞胺納米纖維膜及其制備方法，該復合膜是由聚酰亞胺納米纖維表面包覆二氧化鈦顆粒或者二氧化鈦層所構成，其中，二氧化鈦顆粒在10～150nm之間，二氧化鈦層的厚度為10～200nm；聚酰亞胺纖維直徑為30～600nm之間，復合膜的厚度在10～90μm之間，復合膜的孔隙率在30～80%之間，拉伸強度在10～80MPa。

2.一種表面包覆納米二氧化鈦的聚酰亞胺納米纖維膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

A：二氧化鈦溶膠凝膠的制備：加入酸調節醇/水溶液的pH，一般pH為1～6后，醇體積濃度在70～98%之間，再加入鈦化合物與醇的混合溶液，鈦化合物與醇的摩爾比為1:1～16，攪拌均勻后，恒溫60～75℃回流3～72h后得到溶膠；

B：靜電紡絲法制備聚酰胺酸納米纖維膜，將二氧化鈦溶膠進行稀釋，(1)將聚酰胺酸納米纖維膜浸于稀釋后的二氧化鈦溶膠中；(2)將聚酰胺酸納米纖維膜部分環化后制成半環化的聚酰亞胺納米纖維膜，然后浸于稀釋后的二氧化鈦溶膠中；

C：將經過處理的聚酰亞胺納米纖維膜經高溫熱酰亞胺化處理，得到表面包覆納米二氧化鈦的聚酰亞胺納米纖維膜。

3.按照權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟A中用來調節pH的酸為鹽酸、硫酸、甲酸、乙酸、磷酸、亞硫酸、硝酸中的一種或者兩種以上的混合酸；鈦化合物包括有機鈦酸酯：鈦酸四丁酯、鈦酸四乙酯、鈦酸異丙酯、鈦的無機化合物：四氟化鈦、四氯化鈦、硫酸氧鈦、硫酸鈦。

4.按照權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟A中醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、乙二醇、丙三醇等一種或兩種以上的混合醇；鈦化合物/醇：醇/水的體積比1:1～50。

5.按照權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟B中聚酰胺酸的體系由任何一種二元胺和任何一種二元酸酐經混縮聚反應制得；或者由任何一種二元胺和幾種二元酸酐經共縮聚反應制得；或者由幾種二元胺和一種二元酸酐經共縮聚反應制得；或者由幾種二元胺和幾種二元酸酐經共縮聚反應制得；其聚酰胺酸的固含量為12%～20%。

6.按照權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟B中靜電紡絲法，紡絲電壓：15～20kV；紡絲溫度：室溫；紡絲濕度：30～40%；接收輥轉速：80～100m/min。

7.按照權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟B中二氧化鈦溶膠中二氧化鈦的濃度范圍為0.05～3.00mol/L；聚酰亞胺納米纖維膜部分環化的條件為，溫度50～300℃，升溫速度1.0～3.5℃/min，保溫時間0.5～1.5h；聚酰胺酸纖維膜浸泡時間為1s～5s。

8.按照權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟C中所采用的熱亞胺化工藝為梯度溫度熱亞胺化工藝，最終熱處理溫度在300-350℃之間。

9.按照權利要求1-8中的任一方法所制備的在聚酰亞胺納米纖維表面上附著二氧化鈦納米層的纖維。