[发明专利]聚酰亚胺纳米纤维膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法，包括将聚酰胺酸盐溶液进行静电纺丝得到聚酰胺酸盐纳米纤维膜；以及将聚酰胺酸盐纳米纤维膜进行亚胺化，得到所述的聚酰亚胺纳米纤维膜的步骤；其中，所述聚酰胺酸盐溶液包括溶剂和聚酰胺酸盐，所述聚酰胺酸盐溶液的表面张力为40～65mN/m，表观粘度为5～20Pa·s。

2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法，其特征在于所述溶剂选自水和非质子极性溶剂中的至少一种的组合中的任意组；所述聚酰胺酸盐为聚酰胺酸的铵盐。

3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法，其特征在于所述聚酰胺酸盐溶液中水和非质子极性溶剂的质量比为(0.5～1):1；所述非质子极性溶剂优选选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和环丁砜中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法，其特征在于所述聚酰胺酸盐具有如下重复单元：

其中，Ar₁和Ar₂为独立选自含有至少一个碳六元环的四价芳香族残基；

所述聚酰胺酸盐中的阳离子具有如下通式：

R₁、R₂、R₃、R₄独立选自H、C₁～C₆的烷基或羟烷基。

5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法，其特征在于所述聚酰胺酸盐溶液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将二胺和二酐单体在非质子极性溶剂中反应得到聚酰胺酸溶液；

(2)将所述聚酰胺酸溶液与铵化试剂反应得到聚酰胺酸盐；

(3)将得到的聚酰胺酸盐或聚酰胺酸盐与非质子极性溶剂的混合溶液，与水混合、或与水和非质子极性溶剂混合，控制表面张力为40～65mN/m，表观粘度为5～20Pa·s，得到所述的聚酰胺酸盐溶液。

6.根据权利要求5所述的聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的反应在惰性气体氛围进行，反应温度为-10℃-25℃，二酐单体与二胺单体摩尔比为0.95～1.05:1；所述的聚酰胺酸溶液的固含量为10％～20％；所述步骤(2)中聚酰胺酸和铵化试剂的摩尔比不大于1:2；所述铵化试剂选自中的至少一种；所述步骤(3)得到的聚酰胺酸盐溶液中水和非质子极性溶剂的质量比为(0.5～1):1。

7.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法，其特征在于所述静电纺丝技术为无针电纺技术，纺丝电极为单根电极丝，所述聚酰胺酸盐溶液由高压静电纺丝装置的封闭式储槽提供给纺丝电极；进一步优选：所述静电纺丝工艺条件为电压30～80KV，接受屏距离为120～255cm。

8.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于所述亚胺化处理采用烘箱梯度升温的方式，工艺条件为：100℃保温0.5-2h，150℃保温0.5-2h，300℃保温0.5-1h，350℃保温0.5-1h；进一步优选：所述亚胺化过程为氮气保护，氧含量不超过1％。

9.一种聚酰亚胺纳米纤维膜，其特征在于所述聚酰亚胺纳米纤维膜中的纳米纤维平均直径小于20nm，直径标准差小于5nm，纤维膜厚度标准差小于3μm；更优选为所述聚酰亚胺纳米纤维膜由权利要求1～8任一所述的制备方法制得。

10.一种聚酰亚胺纳米纤维膜的应用方法，其特征在于所述聚酰亚胺纳米纤维膜中的纳米纤维平均直径在小于20nm，直径标准差小于5nm，纤维膜厚度标准差小于3μm；或所述聚酰亚胺纳米纤维膜由权利要求1～8任一所述的制备方法制得。