[发明专利]一种碱处理聚酰亚胺多孔分离膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种碱处理聚酰亚胺多孔分离膜及其制备方法与应用，属于高分子材料技术领域。该碱处理聚酰亚胺多孔分离膜中的聚酰亚胺链至少有一个酰亚胺基团被酰胺酸基团取代；所述碱处理聚酰亚胺多孔分离膜上均匀分布有孔结构。制备方法为先将聚酰亚胺溶解形成聚酰亚胺铸膜液，再采用相分离法制备聚酰亚胺多孔分离膜，然后浸泡在碱溶液中制备碱处理聚酰亚胺多孔分离膜。本发明能够有效地同步调控聚酰亚胺多孔分离膜的孔径、亲水性以及耐溶剂能力。制得的碱处理聚酰亚胺多孔分离膜可直接或作为复合膜的基膜用于膜分离，且具有良好的分离性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种碱处理聚酰亚胺多孔分离膜及其制备方法与应用。

背景技术

聚酰亚胺多孔分离膜机械性能突出、热稳定性高、耐溶剂能力较强；另外还有一定亲水性(例如，酰亚胺键可与水形成氢键)，近年来作为分离膜材料备受关注。然而，聚酰亚胺多孔分离膜通常需要进行改性，从而优化其形态及性质(孔径、亲水性以及耐溶剂能力等)，提升其分离性能。通过改变铸膜液组成、成膜温度等可以有效地调控聚酰亚胺多孔分离膜的孔径，但对其亲水性和耐溶剂能力没有明显的影响；通过与其他高分子或填料物理共混不仅调控聚酰亚胺多孔分离膜的孔径，而且会极大地提升其亲水性，但是这类方法很难明显改善其耐溶剂能力；热处理和溶剂退火可以有效地减小聚酰亚胺多孔分离膜的孔径并提高其耐溶剂能力，但是这两种方法通常会降低其亲水性；另外，化学交联可以同时减小聚酰亚胺多孔分离膜的亲水性、孔径以及耐溶剂能力，但是该方法通常会产生大量的有机废液。基于此，探索新的方法来改性聚酰亚胺多孔分离膜，改善其形态、性质以及分离性能具有重要意义。

发明内容

本发明解决了现有技术不能同时对聚酰亚胺分离膜的孔径、亲水性和耐有机溶剂进行改性，且改性过程中产生废液的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种碱处理聚酰亚胺多孔分离膜，其特征在于，该碱处理聚酰亚胺多孔分离膜中的聚酰亚胺链至少有一个酰亚胺基团被酰胺酸基团取代；所述碱处理聚酰亚胺多孔分离膜上均匀分布有孔结构。

优选地，所述孔结构的直径为0.5nm-1μm。

按照本发明的另一方面，提供了一种碱处理聚酰亚胺多孔分离膜的制备方法，含有以下步骤：

S1：将聚酰亚胺溶解在有机溶剂中，形成聚酰亚胺铸膜液；

S2：将步骤S1中所述聚酰亚胺铸膜液涂覆在基板上，采用相分离法制备聚酰亚胺多孔分离膜；

S3：将步骤S2中所述聚酰亚胺多孔分离膜在碱溶液中浸泡，使该聚酰亚胺多孔分离膜中的聚酰亚胺链至少有一个酰亚胺基团被酰胺酸基团取代，得到碱处理聚酰亚胺多孔分离膜。

优选地，步骤S2所述相分离法为非溶剂诱导相分离法或热诱导相分离法；

优选地，所述非溶剂诱导相分离法采用的不能溶解聚酰亚胺的非溶剂为去离子水、乙醇或丙酮。

优选地，步骤S1所述的聚酰亚胺的结构式如式(I)所示：

其中R1为双酸酐残基，R2为二胺残基；

优选地，步骤S1所述的聚酰亚胺的结构式如式(I’)所示：

优选地，步骤S1所述的聚酰亚胺铸膜液中聚酰亚胺的浓度为8wt％-28wt％；步骤S1所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃或氯仿。

优选地，步骤S3所述浸泡的时间为1min-120min；步骤S3所述的碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化铵溶液中至少一种；所述碱溶液中氢氧根的浓度为0.0001mol/L-10mol/L。