[发明专利]一种通过交联提升多孔膜性能的方法

说明书

本发明涉及一种通过交联提升多孔膜性能的方法，采用共聚的方式将交联剂引入聚合物的分子链中，并在聚合物的成膜过程结束后引发交联剂交联；聚合物为聚酰亚胺；交联剂的结构式如下：本发明的通过交联提升多孔膜性能的方法，简单易行，且效果显著；交联后，多孔膜不溶于浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸、磷酸、醋酸、浓度为20wt％的氢氧化钠水溶液、浓度为20wt％的氢氧化钾水溶液、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙酸乙酯、丙酮、甲醇和异丙醇；交联后，多孔膜在电解液中收缩率为0％；交联后，多孔膜的基本断裂功为38～49KJ/m²。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺多孔膜技术领域，涉及一种通过交联提升多孔膜性能的方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)由于其化学结构有一定的刚性，从而机械性能突出、热稳定性高、耐溶剂能力较强，另外还有一定亲水性(主要原因是酰亚胺键可与水形成氢键)，近年来作为功能型材料和分离膜材料备受关注。在PI薄膜中引入孔洞制成PI多孔膜，可作为低介电材料、电池隔膜、气体分离膜、高温过滤材料和吸音隔热材料等使用。

制备PI多孔膜主要有以下三种途径：第一种方法是添加成孔剂，制得聚酰胺酸(PAA)/成孔剂复合膜，然后在升温酰亚胺化过程中成孔剂挥发或热分解留下孔洞，得到PI多孔膜，或者得到PI/成孔剂复合膜后，采用化学反应或萃取的方法除去成孔剂，得到PI多孔膜；第二种方法是采用共聚或接枝的方法在PAA分子主链或侧链引入热不稳定的链段，在升温亚胺化过程中，热不稳定链段分解成小分子逸出薄膜，得到PI多孔膜；第三种方法是相反转法，得到PAA膜后，晾干或低温烘干，然后在凝固浴中浸渍，清洗后热亚胺化，得到PI多孔膜。

无论使用上述哪种方法制备得到的PI多孔膜往往都存在尺寸稳定性不好和抗撕裂强度差的问题，因此，研究一种提升多孔膜尺寸稳定性和抗撕裂强度的方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中聚酰亚胺多孔膜尺寸稳定性和抗撕裂强度较差的问题，提供一种通过交联提升多孔膜性能的方法。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种通过交联提升多孔膜性能的方法，采用共聚的方式将交联剂引入聚合物的分子链中，并在聚合物的成膜过程结束后引发交联剂交联；聚合物为聚酰亚胺；交联剂的结构式如下：

现有技术制得的聚酰亚胺多孔膜的尺寸稳定性和抗撕裂性能较差的原因为：聚合物隔膜本身具有多孔性，其机械性能和薄膜相比较，本身较低，这是由聚合物分子链之间的相互作用减弱导致的，由于聚酰亚胺隔膜和电解液的直接浸润性好，长时间在电解液中浸泡，特别是高温下浸泡，可能会导致隔膜的部分溶解和孔隙的塌缩，最终使得聚合物隔膜发生尺寸变化；

本发明将特定交联剂引入到聚合物分子链中，并在成膜过程结束后引发交联，交联后的聚酰亚胺多孔膜的尺寸稳定性和抗撕裂性能均有明显的提升，因为通过化学交联，可以提升聚合物分子链间的作用力，这样一方面可以提高聚合物的尺寸稳定性，使得聚合物孔隙和尺寸保持稳定，另一方面，通过化学交联得到网络结构，使得聚合物分子链间除了氢键作用以外，还多了共价键，并且其键能比氢键更大，这样可以保证聚合物薄膜在撕裂过程中，分子链更不容易发生分离和断裂，聚合物的抗撕裂能力明显提升。

作为优选的方案：

如上所述的一种通过交联提升多孔膜性能的方法，多孔膜的厚度为20～50μm，孔洞直径为50～500nm，孔隙率为40～65％。

如上所述的一种通过交联提升多孔膜性能的方法，共聚产物由x组分和y组分组成，x组分的结构式如下：

y组分的结构式如下：