[發明專利]一種表面包覆二氧化鈦納米層的聚酰亞胺纖維膜的制備方法

有效

• 申請號: 201610050579.1
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105442301B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 齊勝利;董國慶;孔魯詩;田國峰;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: D06M11/46
• 分類號: D06M11/46;D04H1/728;D04H1/4334;D06M101/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種表面包覆二氧化鈦納米層的聚酰亞胺纖維膜的制備方法。首先將聚酰胺酸溶液通過靜電紡絲技術制成聚酰胺酸纖維膜，隨后把纖維膜置于放有鈦化合物的密閉容器中，在50℃～70℃的真空條件下進行處理，然后經水解和梯度升溫熱亞胺化處理，最終制得表面包覆二氧化鈦納米層的聚酰亞胺纖維膜。本發明的方法實施過程簡單，包覆效率高，對基體無損傷，且二氧化鈦納米層的厚度可調可控，應用前景良好。

技術領域

本發明屬于聚酰亞胺纖維膜技術領域，尤其是涉及一種表面包覆二氧化鈦納米層的聚酰亞胺纖維膜的制備方法。

背景技術

聚酰亞胺是一類主鏈上含有酰亞胺環結構的高性能聚合物，具有優異的耐高低溫性能、機械性能、介電性能、化學穩定性以及耐紫外耐輻照的獨特優勢，在航空航天、微電子以及原子能等高科技領域均得到了應用。近年來，隨著靜電紡絲技術的發展，以聚酰亞胺為基體的納米纖維膜材料得到了人們的廣泛關注。這類材料由于結合了纖維膜比表面積大、孔隙率高的優勢和聚酰亞胺耐高溫以及化學穩定的特性，在組織工程支架、藥物緩釋材料、傳感器、催化、過濾材料以及電池隔膜等領域都表現出巨大的潛在應用價值。其中，為了賦予聚酰亞胺纖維膜更加優異的表面性能及功能性，對其進行表面無機粒子覆載制備出表面包覆無機納米層的聚酰亞胺基有機/無機復合纖維膜是當前備受關注的研究領域。

當前，制備聚酰亞胺基有機/無機復合纖維膜的方法主要有直接共混法、原位聚合法和溶膠-凝膠法。直接共混法是將無機納米粒子直接與聚酰亞胺或者聚酰亞胺的前驅體直接進行混合，將無機納米粒子分散在聚合物基體中，從而得到復合材料。而原位聚合法則是將納米粒子與有機單體混合均勻后，再在適當的條件下引發單體聚合，從而得到摻雜無機納米粒子的聚酰亞胺復合材料。溶膠凝膠法是指將無機化合物水解縮合后形成溶膠，再與有機高分子溶液或乳液共混，發生凝膠化后形成聚合物/無機納米復合材料。

上述方法可以實現無機納米粒子在有機聚合物基體中的均勻分散，因此，在制備無機納米粒子摻雜的聚酰亞胺纖維膜方面具有很好的效果，成為該領域的常用方法。如專利CN102277648B曾采用直接共混法成功制備出了無機/有機復合聚酰亞胺基納米纖維膜；專利CN101301592A曾采用溶膠-凝膠法制備出了聚酰亞胺/二氧化鈦復合亞微米纖維膜。然而，這些方法在制備表面包覆無機納米層的聚酰亞胺纖維膜時卻存在較大的不足。這主要是由于無機納米粒子大部分處于聚酰亞胺基體纖維的內部，僅有很少量的納米粒子附著在基體纖維表面，導致無機納米粒子對基體纖維表面的包覆率不高，無法在纖維表面形成連續致密的無機納米層，并且無機納米層的厚度不均勻，也很難實現可控。雖然，可以在制備過程中通過大量添加無機納米粒子或其前驅體的方法來提高無機粒子在基體纖維表面的包覆程度，但是這往往又會導致聚酰亞胺基體纖維本體性能的較大改變；同時，無機納米粒子或其前驅體的大量加入還會改變聚酰亞胺及其前驅體溶液本身的特性(如粘度、密度和導電性等)，從而導致電紡絲工藝參數的大幅改變，甚至出現無法電紡絲制備復合纖維膜的問題。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術的不足，提供一種簡單有效的制備表面包覆二氧化鈦納米層的聚酰亞胺纖維膜的工藝方法。本發明的方法工藝過程簡單，包覆效率高，對基體無損傷，且二氧化鈦納米層的厚度可調可控，應用前景良好。

1.一種表面包覆二氧化鈦納米層的聚酰亞胺纖維膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

A:采用固含量為8％～30％的聚酰胺酸溶液，經靜電紡絲法制得聚酰胺酸纖維膜；

B:將步驟A制得的聚酰胺酸纖維膜置于盛有鈦化合物的密閉容器中，在50℃～70℃的真空條件下處理10min～1h；

C:將步驟B制得的聚酰胺酸纖維膜在水蒸氣中處理0.5～3min，然后再在室溫和常壓條件下靜置0.5～1h；

D:順序重復步驟B和步驟C若干次；