[发明专利]聚酰亚胺立体多孔膜的气态非良溶剂诱导成形制备方法

说明书

本发明提供了一种聚酰亚胺立体多孔膜的气态非良溶剂诱导成形制备方法，其特征在于，包括：将固体聚酰亚胺溶解于良溶剂中，得到聚酰亚胺溶液，向其中添加非良溶剂，搅拌混合，得到涂膜液；将所述的涂膜液脱泡后涂膜，将所得的聚酰亚胺膜经气态非良溶剂诱导成孔后，经水洗，烘干，拉伸定型，得到聚酰亚胺立体多孔膜。本发明制备的聚酰亚胺立体多孔膜，表面及内部成孔均匀，孔径、透气性及孔隙率可调，耐热性能良好(可在300℃以上长期使用)。

技术领域

本发明属于高性能新材料应用领域，特别涉及一种聚酰亚胺立体多孔膜的气态非良溶剂诱导成形制备方法。

背景技术

有序多孔结构材料具有独特的优点，在化工、生物以及生命科学等领域表现出了良好的应用前景，尤其是多孔膜材料的使用近年来备受关注，越来越多的高分子材料被加工成多孔膜，如聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氨酯(PU)，以及聚酰亚胺(PI)等。特别是聚酰亚胺多孔膜，因其具有性能稳定、耐高温、阻燃、吸声降噪、耐辐射、低介电常数等优异特性，主要被应用于高温除尘滤袋、纳滤膜、锂电池隔膜等高端领域。

聚酰亚胺多孔膜的制备方法很多，主要包括以下几种：(1)水滴模板法，是利用成膜溶液溶剂挥发过程中所凝结的水滴阵列作为模板，可以实现一步法制备规整多孔膜，该法于1994年由法国人Francois提出，国内研究者利用此法制备了PI规整多孔膜，但该多孔膜由于仅是单层平面蜂窝状结构，无法获得较佳的物理机械性能，规模化生产受到限制。(2)浸没沉淀相转化法，将聚合物铸膜液涂膜后直接浸入凝固浴中，使发生相转化形成孔洞，这也是目前常用的方法，但利用该方法制备的多孔膜一般呈不对称结构，内部多孔但表层致密；由于在相转化过程中使用了大量的有机溶剂，对回收利用以及后处理造成非常大的麻烦。(3)成孔剂成孔法，即将无机粒子(如SiO₂)、盐(LiCl)或易高温降解的有机大分子(聚氨酯)等与聚酰亚胺混合，之后使用HF、水或高温处理将添加物质去除以获得孔洞，此法可控制孔隙率，但所添加成孔剂因自身的结晶、团聚性能使得其较难在聚合液中分布均匀，从而导致多孔膜中孔分布均匀性极差，而这种添加物在成孔过程中就此消耗，造成成本增加。(4)静电纺丝法，即通过静电纺丝制备聚合物纤维无纺布，利用纤维的交织成孔，此法制备的所谓“多孔膜”因结构关系，机械性能极差，应用上受到极大限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种孔径分布均匀的聚酰亚胺立体多孔膜的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种聚酰亚胺立体多孔膜的气态非良溶剂诱导成形制备方法，其特征在于，包括：将固体聚酰亚胺溶解于良溶剂中，得到聚酰亚胺溶液，向其中添加非良溶剂，搅拌混合，得到涂膜液；将所述的涂膜液脱泡后涂膜，将所得的聚酰亚胺膜经气态非良溶剂诱导成孔后，经水洗，烘干，拉伸定型，得到聚酰亚胺立体多孔膜。

所述的聚酰亚胺为金黄色固体粉末，在非质子性溶剂中可溶解。所述的聚酰亚胺溶液的质量浓度范围优选为0～80wt％，更优选为10～40wt％。

所述的良溶剂，即非质子性溶剂，优选为N’N-二甲基甲酰胺(DMF)、N’N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、乙腈(CH3CN)、丙腈(C2H5CN)、氯仿(CHCl3)、六甲基磷酰三胺(HMPA)和1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)中的至少一种。

所述的非良溶剂为质子性溶剂，优选为水、甲醇、乙醇、丙醇(正丙醇、异丙醇)、丁醇(正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇)、戊醇(1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇，3-甲基-2-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2，2-二甲基-1-丙醇)、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、乙二醇、丙二醇(1，2-丙二醇、1，3-丙二醇)、丙三醇、丁二醇(1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇)和丁三醇中的至少一种，更优选为沸点较低、安全易得且无污染的甲醇、乙醇和丙醇中的至少一种。