[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)型聚間苯二甲酰間苯二胺中空纖維膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610028095.7
• 申請(qǐng)日: 2016-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN105597569B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖長(zhǎng)發(fā);陳明星;王純;劉海亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/56
• 分類號(hào): B01D71/56;B01D69/08;B01D67/00
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟(jì)群;王瑞

本發(fā)明公開了一種增強(qiáng)型聚間苯二甲酰間苯二胺中空纖維膜的制備方法。該制備方法采用以下工藝步驟：(1)中空編織管的制備：采用公知的二維編織技術(shù)將纖維編織成中空纖維管，并以該中空編織管作為增強(qiáng)型中空纖維膜的增強(qiáng)體；(2)PMIA鑄膜液的制備：將完全干燥的PMIA樹脂、添加劑、致孔劑在60?70℃下溶解于有機(jī)溶劑中，經(jīng)過4?6h的攪拌后得到均一溶液，真空脫泡后得到PMIA鑄膜液；(3)增強(qiáng)型PMIA中空纖維膜的制備：采用共擠出復(fù)合紡絲工藝，將步驟（1）得到的中空編織管與步驟（2）得到的PMIA鑄膜液通過環(huán)形噴絲頭共擠出，并使所述鑄膜液均勻的涂覆在中空編織管表面，充分固化后，即得所述增強(qiáng)型PMIA中空纖維膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種增強(qiáng)型聚間苯二甲酰間苯二胺中空纖維膜的制備方法。

背景技術(shù)

聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)是一種典型的芳香族聚酰胺高聚物，其分子鏈上具有大量的酰胺基團(tuán)，因此具有較強(qiáng)的電負(fù)性。亞苯基-酰胺之間和C-N鍵旋轉(zhuǎn)的高能壘阻礙了聚間苯二甲酰間苯二胺分子鏈成為完全伸直鏈的構(gòu)象，減弱了分子鏈的結(jié)晶度，因此相較于聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)，其加工制備工藝簡(jiǎn)單。同時(shí)，PMIA分子間氫鍵作用強(qiáng)烈，使其化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而賦予PMIA優(yōu)異的力學(xué)性能、耐高溫和耐化學(xué)腐蝕等特性，因此作為分離膜材料具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

作為21世紀(jì)高新技術(shù)之一的膜分離技術(shù)，與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，它具有分離效率高、能耗低、無相變、不污染環(huán)境、便于與其他技術(shù)集成等突出優(yōu)點(diǎn)。在當(dāng)今世界能源、水資源短缺，水和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的情況下，膜分離科學(xué)和技術(shù)的研究得到了世界各國(guó)的高度重視。隨著膜技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對(duì)膜材料性能的要求也越來越高，傳統(tǒng)的溶液紡絲法所制備的中空纖維膜已不能滿足膜分離技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的需求，尤其是力學(xué)強(qiáng)度不足的問題，因此，增強(qiáng)膜的應(yīng)用和發(fā)展得到了越來越多的重視。申請(qǐng)?zhí)?01110180993.1公開了一種PMIA中空纖維膜的制備方法，其采用干-濕法紡絲技術(shù)制備了PMIA中空纖維膜，但所制備中空纖維膜強(qiáng)度較低，無法滿足在惡劣環(huán)境下的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種增強(qiáng)型聚間苯二甲酰間苯二胺中空纖維膜的制備方法。該制備方法以中空編織管為增強(qiáng)體，以PMIA鑄膜液為表面分離層，制備增強(qiáng)型PMIA中空纖維膜。所得增強(qiáng)型PMIA中空纖維膜兼具較好的力學(xué)性能和較高界面結(jié)合強(qiáng)度，并且制備工藝過程簡(jiǎn)單，成本低，便于工業(yè)化實(shí)施等特點(diǎn)。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種增強(qiáng)型聚間苯二甲酰間苯二胺中空纖維膜的制備方法，該制備方法采用以下工藝步驟：

(1)中空編織管的制備：采用公知的二維編織技術(shù)將纖維編織成中空纖維管，并以該中空編織管作為增強(qiáng)型中空纖維膜的增強(qiáng)體；所述纖維為PMIA長(zhǎng)絲或PMIA長(zhǎng)絲與PET長(zhǎng)絲的混編長(zhǎng)絲，PMIA長(zhǎng)絲和PET長(zhǎng)絲混編比例為1-5:0-5；

(2)PMIA鑄膜液的制備：將完全干燥的PMIA樹脂、添加劑、致孔劑在60-70℃下溶解于有機(jī)溶劑中，經(jīng)過4-6h的攪拌后得到均一溶液，真空脫泡后得到PMIA鑄膜液；所述鑄膜液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成為：5-25％PMIA樹脂、2-8％添加劑、2-10％致孔劑和57-91％有機(jī)溶劑，各組分之和為100％；

所述添加劑為氯化鉀、氯化鈣、氯化氨、氯化鋰、溴化鋰、硝酸鋰或高氯酸鋰中的至少一種；所述致孔劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙三醇或聚氧乙烯中的至少一種；所述有機(jī)溶劑為N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的至少一種；

(3)增強(qiáng)型PMIA中空纖維膜的制備：采用共擠出復(fù)合紡絲工藝，將步驟(1)得到的中空編織管與步驟(2)得到的PMIA鑄膜液通過環(huán)形噴絲頭共擠出，并使所述鑄膜液均勻的涂覆在中空編織管表面，紡絲速度為0.5-2.0m/min，紡絲溫度為60-70℃，經(jīng)過0-30cm的空氣浴后進(jìn)入0℃-80℃凝固浴固化，充分固化后，即得所述增強(qiáng)型PMIA中空纖維膜；