[发明专利]芳纶超滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种芳纶超滤膜的制备方法，包括如下步骤：提供至少一种有机溶剂、至少一种添加剂和芳纶溶液，混合溶解后在真空条件下脱泡制得铸膜液；将铸膜液与编织管或增强纤维经过喷头喷出，喷出物依次浸入沉浸液和凝胶液中，使该喷出物凝胶固化成膜丝；将膜丝经过漂洗，去除添加剂及溶剂后，得到芳纶超滤膜。本发明还提供了一种由上述方法制备的芳纶超滤膜。本发明的芳纶超滤膜能有效的提升膜的拉伸和抗压强度，提升制膜过程中的可纺性，同时膜通量也得到大幅的提升。

技术领域

本发明涉及一种芳纶超滤膜的制备方法，以及由该方法制备的芳纶超滤膜。

背景技术

在我国，由全芳香族聚酰胺聚合物制得的芳香族聚酰胺纤维被称为芳纶，全芳香族聚酰胺泛指85％以上酰胺键与两个苯环相连的长链聚酰胺。其中芳纶1313为聚间苯二甲酰间苯二胺，其耐高温、阻燃性和电绝缘性优异。虽然价格昂贵，但在很多应用领域不可替代且越来越重要。它的主要用途包括：作为防护服原料，如军用、消防或民用耐热防护服；作为滤材，如钢铁、水泥或碳黑等空气污染较重领域的高温烟尘过滤；作为产业用纺织品，如飞机隔热阻燃及吸音织物，耐高温输送带等；作为芳纶纸，如电绝缘领域、航空航天等领域的绝缘材料。

芳纶1313大分子主链呈锯齿状有序排列，使其具有较好的成膜性。对比市场上主流的超滤膜材料，芳纶的成本较低。改性的芳纶1313具有酰胺基团，亲水性好，很好的解决了膜丝干态保存的问题。本身芳纶1313的刚性较强，膜的抗疲劳强度较差，该缺点制约了其在超滤运行环境中的应用。为了更好地将芳纶应用于超滤膜材料，需要提供一种能够有效提高其强度的方法。通过芳纶的改性能够一定程度的提升疲劳强度，但是膜在使用过程中的湍流冲刷以及气擦洗，膜丝存在频繁的抖动，膜强度需要得到进一步提升才能满足要求。

发明内容

本发明涉及一种芳纶超滤膜的制备方法，以及由该方法制备的芳纶超滤膜。本发明的芳纶超滤膜为采用纤维增强的中空芳纶超滤膜。本发明采用浸入沉淀相转化法制备外压式聚间苯二甲酰间苯二胺中空超滤膜。

本发明的芳纶超滤膜的制备方法，包括如下步骤：1)提供至少一种有机溶剂、至少一种添加剂和芳纶溶液，混合溶解后，在真空条件下脱泡制得铸膜液；2)将步骤1)的铸膜液与编织管经过喷头腔体一同喷出，喷出物依次浸入沉浸液和凝胶液中，或者依次浸入凝胶液和沉浸液中，使该喷出物凝胶固化成膜丝；(3)将膜丝经过漂洗，去除添加剂及溶剂后，得到芳纶超滤膜。

本发明的另一种芳纶超滤膜的制备方法，包括如下步骤：1)提供至少一种有机溶剂、至少一种添加剂和芳纶溶液，混合溶解后，在真空条件下脱泡制得铸膜液；提供一种复合支撑液；2)将步骤1)的铸膜液与增强纤维经过喷头腔体，与置于喷头中心管内的复合支撑液一同喷出，喷出物依次浸入沉浸液和凝胶液中，或者依次浸入凝胶液和沉浸液中，使该喷出物凝胶固化成膜丝；(3)将膜丝经过漂洗，去除添加剂及溶剂后，得到芳纶超滤膜。

步骤1)中提供至少一种有机溶剂、至少一种添加剂和芳纶溶液进行混合，芳纶溶液的含量为10％～25％，有机溶剂的含量为50％～85％，添加剂的含量为5％～30％。

本发明中，有机溶剂可以选自NMP、DMAC、DMF、DMSO和磷酸三乙酯中的至少一种，当超过两种时，总加入量不变。

根据本发明的一种实施方式，上述添加剂包括有机添加剂和/或无机添加剂，所述有机添加剂选自聚乙烯吡咯烷酮类、聚乙二醇类、聚乙烯醇、吐温型乳化剂和曲通类乳化剂中的至少一种，所述无机添加剂选自氯化锂、硝酸锂、醋酸钠、硝酸钠、氯化钙、二氧化硅、碳纳米管和纳米分子筛中的至少一种。

根据本发明的目的，在铸膜液中添加添加剂可以影响芳纶超滤膜膜的结构，一方面有助于调整超滤膜孔的大小，另一方面还可以增加膜的强度。