[发明专利]一种耐极性非质子有机溶剂聚酰亚胺分离膜及制备和应用

说明书

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种耐极性非质子有机溶剂聚酰亚胺分离膜及制备和应用。本发明制备方法包括以下步骤：(1)将二胺单体加入溶剂溶解后，加入二酸酐单体进行缩聚反应获得聚酰胺酸溶液；(2)将聚酰胺酸溶液通过静电纺丝制备聚酰胺酸纳米纤维；(3)将聚酰胺酸纳米纤维进行亚胺化，制备得到聚酰亚胺纳米纤维基膜；(4)在聚酰亚胺纳米纤维基膜的表面通过界面聚合的方法制备聚酰胺选择层，即可获得聚酰亚胺分离膜。本发明采用了一步简单的聚酰胺酸合成结合静电纺丝、热亚胺化和界面聚合的方法来制备聚酰亚胺分离膜，具有优异的耐极性非质子有机溶剂特性，和优异的分离选择性。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种耐极性非质子有机溶剂聚酰亚胺分离膜及制备和应用。

背景技术

极性非质子的有机溶剂如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲亚砜(DMSO)是化工和制药工业中重要且常用的溶剂，被广泛地应用于有机合成、高分子纤维纺丝、生产活性药物成分的反应介质等。然而，有机溶剂回收的高成本和针对大量溶剂排放的不断提高的环境要求一直是化工和制药行业面临的主要问题。

膜分离过程因其具有绿色高效、操作简单、设备投资费用低、占地面积小和不涉及相变等众多优点，在有机溶剂回收和有机溶剂体系分离等领域有广阔地应用前景。对于膜分离过程而言，性能优异且稳定的分离膜是膜过程能否成功应用的关键，尤其是对于上述的有机溶剂的处理的膜分离过程，需要确保在分离的过程中，膜不被有机溶剂破坏，并且保持稳定的分离效果。

目前，国内外应用于上述有机溶剂的分离提系所使用的膜主要分为两类；无机耐溶剂膜和耐溶剂聚合物膜。常见的可用作耐溶剂的聚合物膜包括聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰胺亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)和聚酰亚胺(PI)等。但大多数聚合物膜在有机溶剂中易溶胀，特别是在极性非质子的有机溶剂中，未经改性处理的聚合物膜则会完全溶解，高性能的耐极性非质子有机溶剂的聚合物膜是分离膜领域中亟待解决的重要问题。

聚酰亚胺因其具有较高的耐溶剂能力，优异的机械强度和良好的耐热性，是优异的耐溶剂聚合物膜材料。目前应用最广泛的耐溶剂聚合物膜主要是相转化法制备得到的聚酰亚胺膜，然后再经过化学交联改性，使其具有良好的耐极性非质子有机溶剂特性。但是，该方法制备得到的膜通常存在通量低，改性时间长和使用的化学交联剂毒性高等缺点。因此研究出操作简单、绿色环保的制备高通量耐强极性有机溶剂的聚酰亚胺膜方法，具有非常重要的研究和工业应用意义。

CN106099013B公开了一种聚酰亚胺多孔隔膜的制备方法，具体公开了先将PVDF、PAA共溶于DMF制成纺丝液；再用静电纺丝机将其喷出，得到直径为纳米级的静电纺丝，然后用所述的纳米级静电纺丝制成混纺纤维膜；将混纺纤维膜烘干后，采用140℃和260℃进行梯次热处理，冷却后即得到聚酰亚胺多孔隔膜。该技术方案制成的聚酰亚胺多孔隔膜热稳定性好、强度高、吸液率高且实施成本低，然而并不能应用于极性非质子有机溶剂体系的分离过滤及溶剂回收。

综述所述，现有技术仍缺乏一种耐极性非质子有机溶剂的高性能聚酰亚胺分离膜。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种耐极性非质子有机溶剂的聚酰亚胺分离膜，其目的在于通过自主合成聚酰亚胺前驱体结合静电纺丝和热处理改性的方法，制备得到高通量、耐极性非质子有机溶剂的聚酰亚胺膜，用于制备性能优异的薄膜复合膜(TFC)膜，并将制备得到的基于聚酰亚胺的TFC膜应用于极性非质子有机溶剂体系的分离应用，从而解决了目前聚酰亚胺膜分离性能不佳等问题。本发明的详细技术方案如下所述。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种耐极性非质子有机溶剂聚酰亚胺分离膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将二胺单体加入溶剂溶解后，加入二酸酐单体进行缩聚反应获得聚酰胺酸溶液；