[发明专利]一种通过间接热致相分离制备多孔复合材料的方法

说明书

本发明涉及一种通过间接热致相分离制备多孔复合材料的方法，首先将芳香聚酰胺和第二聚合物(PVA、PVAc、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚偏氟乙烯、聚丙烯酰胺、聚马来酸酐、环氧树脂、聚氨酯和尼龙的一种以上)溶解在第一溶剂(丁内酯、NMP、DMAc、DMF、苯酚、间苯酚、己内酰胺、环丁砜、硝基苯、六甲基磷酰三胺和乙腈的一种以上)中，然后在20～50℃条件下加入第二溶剂(醇类、醚类、酯类和酮类溶剂的一种以上)至芳香聚酰胺和第二聚合物析出，接着升温至130～160℃至芳香聚酰胺和第二聚合物溶解，最后降温至0～30℃至第二聚合物析出，体系形成凝胶后，除去溶剂得到多孔复合材料。本发明方法简单，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于多孔材料技术领域，涉及一种通过间接热致相分离制备多孔复合材料的方法。

背景技术

热致相分离(TPIS)是制造多孔、微孔膜的一种有效方法，聚合物经高温熔融与高沸点溶剂形成均匀的溶液相，再通过快速降温的方法使整个溶液相固化，然后将溶剂萃取出来即可得到各种微观结构的多孔膜。TPIS制备过程中影响因素少、结构易控制；但由于TPIS方法要求聚合物有确定的熔点且高温溶剂的沸点要高于聚合物的熔点，高温时聚合物与溶剂能形成均匀溶液，因此，能通过TPIS方法制备多孔膜的聚合物较少，主要为聚烯烃、PVDF等聚合物，例如：专利CN200810147491、CN200810172232、CN201710496247等都是以聚砜、聚烯烃或聚氟乙烯等熔点较低的聚合物通过热致相分离来制备具有多孔结构的膜材料。

专利CN200980105575公开了一种热致相分离制备聚酰胺中空纤维的方法，将聚酰胺与其不良溶剂在高温下混合均匀，通过浸入凝固浴的方法快速降温，完成热致相转变，但是，该方法要求聚酰胺为线性的脂肪族聚酰胺，且亚甲基和酰胺基的摩尔比为-CH₂-：-NHCO-＝4:1～10:1，即该方法适用的聚酰胺是具有特定组成的熔点较低的聚合物。

芳香聚酰胺大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，而且结构对称，因而熔点较高，加工困难，很难找到沸点高于这类聚合物熔点、同时还对聚合物有较好溶解性的小分子溶剂，而且由于芳香聚酰胺只能溶解在少数几种极性非质子溶剂中，且在其中的溶解度随温度上升变化很小，不能满足TIPS方法的要求，因此无法通过传统的TPIS方法来形成多孔的结构。

因此，研究一种适用于芳香聚酰胺的热致相分离制备多孔材料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芳香聚酰胺难以通过TIPS方法形成多孔结构的问题，提供一种通过间接热致相分离制备多孔复合材料的方法。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种通过间接热致相分离制备多孔复合材料的方法，首先将第一聚合物和第二聚合物溶解在第一溶剂中，然后在温度为T₁的条件下加入第二溶剂至第一聚合物和第二聚合物析出，接着升温至T₂至第一聚合物和第二聚合物分别溶解在第一溶剂和第二溶剂中(针对聚合物而言，良溶剂对聚合物有一定的溶解性，不良溶剂对聚合物一般只能溶胀，不能溶解。第二溶剂的加入，会导致第一溶剂溶解能力的降低(固定的溶剂量，可以溶解的聚合物质量变少)，因为有部分第一溶剂会与第二溶剂结合；升温后第二聚合物开始溶解在第二溶剂中；溶解在第一溶剂中的第二聚合物开始逐渐向第二溶剂转移，析出的第一聚合物则逐步溶解会第一溶剂中。经过一定的时间平衡后，第一溶剂中主要为第一聚合物和少量的第二聚合物，第二溶剂中则均为第二聚合物。)，最后降温至T₃至第二聚合物析出，整个体系形成凝胶后，除去所有溶剂得到多孔复合材料；