[發明專利]一種片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202310243571.7
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116078181A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 薛立新;黃菲;羅伶萍;王慧敏;劉夢嬌;朱泰忠;張良
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/10;B01D69/02;B01D71/56;B01D67/00;B01D53/22;B01D53/26;F24F3/147
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳升華

1.一種片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜，其特征在于，包括聚合物多孔支撐層，聚酰胺活性分離層和片層狀聚酰亞胺納米花，所述的片層狀聚酰亞胺納米花中的納米花參與聚酰胺的交聯聚合，呈嵌入態鉚定于所述聚酰胺活性分離層表面。

2.如權利要求1所述的片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜，其特征在于，所述的聚合物多孔支撐層為聚酯、聚烯烴、尼龍中的一種，表面涂覆聚砜層。

3.如權利要求1所述的片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜，其特征在于，所述的聚酰胺分離層是在聚合物多孔支撐層表面先后浸潤水相單體、油相單體，通過界面聚合與熱固化制得。

4.如權利要求1所述的片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜，其特征在于，所述的片層狀聚酰亞胺納米花粒徑1.5～3.5um，比表面積10～300m²/g。

5.如權利要求1所述的片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜，其特征在于，所述的片層狀聚酰亞胺納米花是由芳香族二胺和芳香族二酐在非質子性極性溶劑中通過水熱法制備，再經過堿處理或熱處理得到。

6.一種片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將芳香族二胺單體置于容器內，氮氣氣氛中加入非質子性極性溶劑，攪拌，溶解完全后，分次加入芳香族二酐單體，用非質子性極性溶劑沖洗燒杯及內壁，攪拌8～24h生成聚酰胺酸溶液；

(2)將步驟(1)中制備的聚酰胺酸溶液轉移至水熱反應釜內進行溶劑熱聚合反應，在140～180℃烘箱中放置2～12h進行高溫縮合和高壓結晶，產物通過非質子性極性溶劑、乙醇反復洗滌，經烘箱干燥后收集，得到聚酰亞胺納米花粒子；

(3)將步驟(2)得到的聚酰亞胺納米花粒子通過0.1～0.5mol/L?KOH或NaOH液浸泡6～48h開環改性；通過真空干燥箱250～300℃處理3～15h完成粒子亞胺化，得到亞胺化的納米花粒子。

(4)將水相單體溶液浸潤聚合物多孔支撐層表面，倒去多余溶液，吹掃膜表面水珠；

(5)稱取步驟(2)的聚酰亞胺納米花粒子或步驟(3)中所得的亞胺化的納米花粒子，并均勻分散于油相單體溶液內，超聲得到溶液；

(6)將步驟(5)得到的溶液與步驟(4)所形成的膜表面接觸，使界面聚合與納米花載入同步進行，倒除多余溶液，吹掃表面水珠，并轉移置鼓風干燥箱加熱固化，即得片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜。

7.根據權利要求6所述的片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的芳香族二胺選自間苯二胺，對苯二胺，2,4,6-三甲基間苯胺，3,5-二氨基苯甲酸，二胺基二苯醚，二氨基聯苯胺中的一種或多種；

所述的芳香族二酐選自二甲基四羧酸二酐、均苯四甲酸酐、聯苯四羧酸二酐、六氟二酐、聯苯醚四羧酸二酐、聯苯酮四羧酸二酐中的一種或多種；

所述的非質子性極性溶劑為N,N-二甲基乙酰胺，N,N-二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮中的一種或多種。

8.根據權利要求6所述的片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述的水相單體溶液中的水相單體為間苯二胺、對苯二胺、哌嗪、鄰苯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一種或多種；溶劑為水。

9.根據權利要求6所述的片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述的油相單體溶液中油相單體為均苯三甲酰氯、間苯二甲酰氯、對苯二甲酰氯、多元磺酰中的一種或多種；所述的油相單體溶液的溶劑為正己烷、正庚烷、正辛烷、正十二烷、異十二烷、異十六烷中的一種或多種。

10.根據權利要求1～5任一項所述的片層狀聚酰亞胺納米花-聚酰胺復合膜在透濕阻氣與熱回收中的應用。