[发明专利]一种耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机膜分离技术领域，具体涉及一种用于有机溶剂分离的耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜的制备方法。

技术背景

纳滤作为一种新型压力驱动膜分离技术，已广泛应用于水处理、纺织印染、造纸、食品、医药、石化和生化等领域中。纳滤膜具有纳米级的孔径，操作压力较低，对一、二价离子有不同选择性，对小分子有机物有较高的截留性等特点。

纳滤膜一般分为无机纳滤膜和有机纳滤膜两种。无机纳滤膜具有良好的耐溶剂性能，但价格较昂贵。适用于作有机纳滤膜的材料有聚酰亚胺、硅橡胶、聚丙烯腈、聚磷腈、聚亚胺酯以及其他交联聚合物等。其中，聚酰亚胺因其耐溶剂性和成膜性良好、耐热性及机械性能优异，结构多样化，而应用较为广泛。

目前，所应用的聚酰亚胺纳滤膜主要有以下两种：1)以商品名为Matrimid^TM5218的芳香聚酰亚胺为膜材料，通过相转化法制备的纳滤膜，因Matrimid^TM5218芳香聚酰亚胺为完全酰亚胺化的可溶性聚酰亚胺，耐溶剂性差，且价格昂贵；2)Membrane Extraction Technology公司以Lenzing P84聚酰亚胺为膜材料制备的STARMEM^TM系列膜，而Lenzing P84聚酰亚胺为二苯甲酮四羧酸二酐、苯甲二胺和4，4′-二氨基二苯甲烷的共聚物，为可溶性聚酰亚胺，因此耐溶剂性能差。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中聚酰亚胺纳滤膜耐溶剂性能差的问题，而提供一种用于有机溶剂分离的耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜的制备方法。

本发明通过如下技术方案实现发明目的：采用相分离法制得聚酰胺酸纳滤膜，再通过热亚胺化将聚酰胺酸转化为聚酰亚胺，从而制得耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜，具体包括以下步骤：

1)将干燥的芳香二胺溶解于极性非质子溶剂中，然后将干燥的芳香二酐加入到芳香二胺的溶液中，搅拌反应4～8小时，得到质量浓度为10～30％聚酰胺酸溶液，其中，芳香二胺和芳香二酐的摩尔比为1∶1.01～1∶1.02；

2)聚酰胺酸膜制备将步骤1)中得到的聚酰胺溶液经丝网过滤，静置脱泡后，室温下涂覆在玻璃板上，得到厚为150μm～200μm的薄膜，在空气中放置5秒到1分钟后，浸入非溶剂凝固液中凝固成膜，得到聚酰胺酸非对称平板膜，而后将聚酰胺酸非对称平板膜于非溶剂凝固液中浸泡40分钟～6小时；将浸泡后的聚酰亚胺非对称平板膜，在真空干燥箱中，于20～30℃干燥6～8小时，得到聚酰胺酸纳滤膜；

3)聚酰亚胺膜制备将上述制备的聚酰胺酸纳滤膜放在真空干燥箱中以3～8℃/mi n的升温速率升温至100℃保温0.5～1小时，而后升温至170℃保温1～2小时，再次升温至200℃保温1～2小时，最后分别在250℃和300℃保温2～3小时，或以3～8℃/min的升温速率升温至200℃保温1～2小时，最后分别在250℃和300℃保温2～3小时，进行热亚胺化后，依次在乙醇和纯水中浸泡10～24小时，干燥，得到耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜。

其中，步骤1)所述的芳香二胺为4，4’-二氨基二苯醚(ODA)、4，4’-二氨基二苯砜(DADPS)。

步骤1)中所述的极性非质子溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。

步骤1)中所述的芳香二酐为均苯四甲酸酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)。

步骤2)中所述的非溶剂凝固液为纯水凝固液。

与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：

本发明首先通过相转换法制备聚酰胺酸膜，再通过热亚胺化处理，使聚酰胺酸完全酰亚胺化和分子间交联，因而膜材料为完全酰亚胺化的芳香聚酰亚胺。本发明其中对于热亚胺化的进程和聚酰胺酸在凝固浴的相翻转时间进行了详细的研究，这种制备方法制备的聚酰亚胺纳滤膜有较高的强度和耐溶剂性能，并且膜结构稳定，同时克服了耐溶剂性能优良的聚酰亚胺完全亚胺化无法溶解成型的缺点；且本方法简单易行，所制备的聚酰亚胺纳滤膜可以使用于不同溶剂的分离体系而且得到了较高的通量和截留率。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明进行更详细的说明。实施例仅是对本发明的一种说明，而不构成对本发明的限制。实施例是实际应用例子，对于本领域的专业技术人员很容易掌握并验证。如果在本发明的基础上做出某种改变，那么其实质并不超出本发明的范围。

实施例1