[发明专利]一种表面覆载二氧化硅的聚酰亚胺膜层材料及其制备方法

权利要求书

1.一种表面覆载二氧化硅的聚酰亚胺膜层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：以多元酸酐和多元胺为单体，制备聚酰胺酸（PAA）溶液；

B：将A步骤制得的PAA溶液经静电纺丝制成PAA纳米纤维膜；

C：在无水干燥氛围下，在PAA纳米纤维膜表面涂覆二氧化硅前驱体化合物，并静置匀化，得到吸附二氧化硅前驱体化合物的PAA纳米纤维膜；二氧化硅前驱体的吸附量在PAA纳米纤维膜的饱和吸附量之内，二氧化硅前驱体与PAA纳米纤维膜质量比为20~70:1；

D：将A步骤制得的PAA溶液均匀涂覆成膜，得到含溶剂的PAA湿膜；

E：在无水干燥氛围下，将C步骤制得的吸附二氧化硅前驱体溶液的PAA纳米纤维膜平铺于D步骤中制得的含溶剂PAA湿膜上；

F：将步骤E得到的复合膜置于含有水解液蒸汽氛围的密闭容器中进行可控水解；水解液为去离子水、去离子水/醇混合溶液、去离子水/醇/酸混合溶液，所述醇为乙醇，所述酸为乙酸、盐酸；其中水、醇、酸的体积比为V_水：V_醇：V_酸=1:2:0.02~0.05；水解温度为30~100℃，水解时间为4~12h；

G：将步骤F得到的经水解处理后的复合膜进行热处理，从而得到表面覆载二氧化硅的聚酰亚胺膜层材料；

所述表面覆载二氧化硅的聚酰亚胺膜层材料中，聚酰亚胺层的厚度为20~70μm；SiO₂层的厚度为500nm~4μm；过渡层为聚酰亚胺及二氧化硅的互穿网络结构，厚度为300nm~1μm。

2.权利要求1所述的方法，所述表面覆载二氧化硅的聚酰亚胺膜层材料中，聚酰亚胺层的厚度为25~65μm；SiO₂层的厚度为600nm~3.5μm；过渡层的厚度为350~800nm。

3.权利要求1所述的方法，其中，步骤A中PAA溶液的固含量为8~30wt%。

4.权利要求3所述的方法，其中，步骤A中PAA溶液的固含量为10~15wt%。

5.权利要求1所述的方法，其中，步骤B中PAA纳米纤维膜的厚度为10~60μm。

6.权利要求5所述的方法，其中，步骤B中PAA纳米纤维膜的厚度为15~50μm。

7.权利要求1所述的方法，其中，步骤C中无水干燥氛围，湿度要求为小于45%RH；二氧化硅前驱体化合物为正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯、正硅酸四丁酯和四氯化硅中的一种或多种，纯度为分析纯；二氧化硅前驱体与PAA纳米纤维膜质量比为25~65:1；静置时间为0.5~2.5h。

8.权利要求1所述的方法，其中，步骤D中含溶剂的PAA湿膜的厚度为0.1~1mm。

9.权利要求8所述的方法，其中，步骤D中含溶剂的PAA湿膜的厚度为150~600μm。

10.权利要求1所述的方法，其中，步骤E中无水干燥氛围下，湿度应保持在小于40%RH。

11.权利要求1所述的方法，其中，步骤G中，热处理条件为加热至300~350℃，并保持1-3h。

12.权利要求11所述的方法，其中，步骤G中，热处理条件为加热至310-340℃，并保持1.5-2.5h。