[发明专利]一种新型热亚胺化法制备PI及超滤膜分离领域的应用

说明书

本发明利用3,3’‑二甲基‑4,4’‑二氨基二苯甲烷(DMMDA)与3,3’,4,4’‑二苯酮四酸二酐(BTDA)的低温缩聚反应制备出聚酰胺酸溶液，并将聚酰胺酸溶液直接加热进行热亚胺化反应，制备出聚酰亚胺材料，进而采用相转化制备成超滤膜。相较于化学亚胺化方法，热亚胺化方法大大减少了化学试剂的引入，简化了制膜工艺，为聚酰亚胺的制备开辟了新思路和新方法。

技术领域

本发明涉及一种新型热亚胺化制备聚酰亚胺的新方法，适用于聚酰亚胺超滤膜的生产。

背景技术

聚酰亚胺(PI)是指分子主链中含有酰亚胺基的一类高分子化台物。近年来聚酰亚胺以其优异的机械性能、电性能、耐辐射性能和耐热性能越来越受到人们的重视，它在航空航天、电气、通讯和汽车等行业得到广泛的应用。

酰亚胺化是制备聚酰亚胺的一个关键步骤，酰亚胺化程度的高低直接影响到聚酰亚胺材料的性能。亚胺化大致分为化学亚胺化和热亚胺化两种。化学亚胺化法是在聚酰胺酸溶液中加入亚胺化试剂，使聚酰胺酸脱水环化形成聚酰亚胺。传统的热亚胺化法是将聚酰胺酸涂覆成膜，再将制备的聚酰胺酸膜进行逐段升温使其亚胺化。化学亚胺化法引入亚胺化试剂，制备膜的过程中需要反复析出溶解，造成溶剂的大量浪费；传统的热亚胺化法加热时间较长，而且对温度要求高。本专利研究一种新型的热亚胺化方法制备聚酰亚胺材料，并制备聚酰亚胺超滤膜进行分离性能测试。

发明内容

本发明的目的就是研究一种新型热亚胺化制备聚酰亚胺的方法，并制备聚酰亚胺超滤膜用于分离领域。

本发明具体采用如下技术方案：

一种新型热亚胺化方法制备聚酰亚胺材料，其特征在于：在以DMMDA、BTDA为单体合成聚酰亚胺的过程中，采用将聚酰胺酸溶液直接热亚胺化的方法，制备得到聚酰亚胺溶液直接涂覆成膜。其步骤如下：

在氮气氛围中，将DMMDA溶于极性非质子性溶剂中，向溶液中加入BTDA，BTDA的加入量是DMMDA的相等摩尔量，冰水浴下搅拌12h即得聚酰胺酸溶液，将溶液在氮气吹扫条件下160～180℃加热回流2～4h，得到聚酰亚胺溶液，冷却至室温。在10～30℃下，将上述聚酰亚胺溶液涂覆于无纺布多孔底支撑体上，控制挥发时间10～150秒，浸入凝固浴中凝固成膜得到聚酰亚胺超滤膜，凝固浴为水。得到的聚酰亚胺超滤膜保存在去离子水中。

二胺是3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷(DMMDA)，是具有如下结构的芳香二胺单体：

二酐是3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐(BTDA)，是具有如下结构的芳香二酐单体：

极性非质子性溶剂是N-甲基吡咯烷酮(NMP)。

附图说明

图1是本发明实施例中聚酰亚胺材料的红外光谱图。

图中：热亚胺化法条件180℃下分别反应2h和4h的聚酰亚胺红外谱图，在图中可以看出：1720cm-1和1780cm-1处的吸收峰分别对应于酰亚胺基团中C＝O的对称伸缩振动和不对称伸缩振动；而1380cm-1和725cm-1分别归因于C-N的伸缩振动和酰亚胺环的变形振动。这四个峰是PI的特征峰。说明该方法合成成功。

图2是本发明实施例中聚酰亚胺超滤膜的分离性能图。

图中：热亚胺化法条件180℃下分别反应2h和4h的聚酰亚胺制备的超滤膜的聚乙二醇(PEG)的截留与通量图。可以看出反应时间2h的聚酰亚胺截留50万分子量的PEG截留率为86.08％；看出反应时间4h的聚酰亚胺截留50万分子量的PEG截留率为83.95％，具有截留效果。

具体实施方式

本发明具有如下优点：