[发明专利]一种表面包覆纳米二氧化钛的聚酰亚胺纳米纤维膜及其制备方法

权利要求书

1.一种表面包覆纳米二氧化钛的聚酰亚胺纳米纤维膜及其制备方法，该复合膜是由聚酰亚胺纳米纤维表面包覆二氧化钛颗粒或者二氧化钛层所构成，其中，二氧化钛颗粒在10～150nm之间，二氧化钛层的厚度为10～200nm；聚酰亚胺纤维直径为30～600nm之间，复合膜的厚度在10～90μm之间，复合膜的孔隙率在30～80%之间，拉伸强度在10～80MPa。

2.一种表面包覆纳米二氧化钛的聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A：二氧化钛溶胶凝胶的制备：加入酸调节醇/水溶液的pH，一般pH为1～6后，醇体积浓度在70～98%之间，再加入钛化合物与醇的混合溶液，钛化合物与醇的摩尔比为1:1～16，搅拌均匀后，恒温60～75℃回流3～72h后得到溶胶；

B：静电纺丝法制备聚酰胺酸纳米纤维膜，将二氧化钛溶胶进行稀释，(1)将聚酰胺酸纳米纤维膜浸于稀释后的二氧化钛溶胶中；(2)将聚酰胺酸纳米纤维膜部分环化后制成半环化的聚酰亚胺纳米纤维膜，然后浸于稀释后的二氧化钛溶胶中；

C：将经过处理的聚酰亚胺纳米纤维膜经高温热酰亚胺化处理，得到表面包覆纳米二氧化钛的聚酰亚胺纳米纤维膜。

3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤A中用来调节pH的酸为盐酸、硫酸、甲酸、乙酸、磷酸、亚硫酸、硝酸中的一种或者两种以上的混合酸；钛化合物包括有机钛酸酯：钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯、钛的无机化合物：四氟化钛、四氯化钛、硫酸氧钛、硫酸钛。

4.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤A中醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、乙二醇、丙三醇等一种或两种以上的混合醇；钛化合物/醇：醇/水的体积比1:1～50。

5.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤B中聚酰胺酸的体系由任何一种二元胺和任何一种二元酸酐经混缩聚反应制得；或者由任何一种二元胺和几种二元酸酐经共缩聚反应制得；或者由几种二元胺和一种二元酸酐经共缩聚反应制得；或者由几种二元胺和几种二元酸酐经共缩聚反应制得；其聚酰胺酸的固含量为12%～20%。

6.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤B中静电纺丝法，纺丝电压：15～20kV；纺丝温度：室温；纺丝湿度：30～40%；接收辊转速：80～100m/min。

7.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤B中二氧化钛溶胶中二氧化钛的浓度范围为0.05～3.00mol/L；聚酰亚胺纳米纤维膜部分环化的条件为，温度50～300℃，升温速度1.0～3.5℃/min，保温时间0.5～1.5h；聚酰胺酸纤维膜浸泡时间为1s～5s。

8.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤C中所采用的热亚胺化工艺为梯度温度热亚胺化工艺，最终热处理温度在300-350℃之间。

9.按照权利要求1-8中的任一方法所制备的在聚酰亚胺纳米纤维表面上附着二氧化钛纳米层的纤维。