[发明专利]一种聚酰亚胺不对称中空纤维膜的制备方法

说明书

本发明属于高分子气体分离膜的制备技术，具体地讲是指以聚酰亚胺粉末为制膜材料，以N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇等极性有机溶剂和丙酮等低沸点溶剂配成混合溶剂，溶解聚酰亚胺，配制铸膜液，然后静置脱泡，采用相转化法于湿纺丝工艺纺丝，制得聚酰亚胺中空纤维气体分离膜。

和其他制膜材料如聚砜、聚丙烯、醋酸纤维素相比，聚酰亚胺具有很高的玻璃化转变温度Tg，其机械性能、热稳定性和耐化学性等非常优秀，是一种良好的制膜材料，同时采用相转化法可一步制备出具有致密分离层、能直接用于气体分离的膜。目前已在气体分离、起滤、反渗透等领域得到广泛应用，有关以聚酰亚胺为制膜材料的专利很多，如H本公开特许公报85-125204，85-125205，85-150806，85-125209，85-125210等，报道了以聚酰亚胺为制膜材料制备出的不对称中空纤维气体分离膜，虽然有关键制备工艺未透露，但其膜分离系数偏低，表明没有形成足够的致密皮层。中国发明专利91105349.2也报道了以聚酰亚胺为制膜材料，制备平板气体分离膜；但其步骤繁琐复杂，后处理耗用有机溶剂甚多，不易处理；同时平板膜装填面积小，用于气体分离有占地面积大，投资费用高等缺点。

本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺不对称中空纤维膜的制备技术，其操作简单容易，成本低，且用其制得的产品稳定性高，性能稳定。

本发明提供了一种聚酰亚胺不对称中空纤维膜的制备方法，包括铸膜液配制及成丝过程，其特征在于：

(1)铸膜液配方如下(重量百分比)

聚酰亚胺          15～35％

低沸点有机溶剂    25～45％

极性有机溶剂      30～60％

其中低沸点有机溶剂选自丙酮、乙醚、正戊烷、氯仿之一到二种；极性有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇、N，N-二甲基酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲酰呱啶之一到二种；

(2)成丝

铸膜液经纺丝喷头成丝后，用相对湿度在30～80％的氮气吹扫，时间0.5～15秒，使溶剂挥发；再进行凝胶浴完成相转化，凝胶液为水，水浴时间12～84小时。

此外，本发明中所述聚酰亚胺最好为：和其中，A为-O-、-SO₂-、-CO-、-S-、-C(CF₃)₃或；Z为-CH₂-、-CO-或

本发明中所述极性有机溶剂最好为N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇；低沸点有机溶剂最好为丙酮、正戊烷、氯仿；前者与后者比例为2～3∶1。

本发明步骤简单易行，已经成功地纺制出聚酰亚胺不对称中空纤维膜，其性能良好稳定，寿命长，尤其气体透量比中国发明专利91105349.2要高得多。同时采用水浴代替有机溶剂浴作为凝胶浴，节约资金；在铸膜液配方上，采用三元替代91105349.2的四元，并且加入沸点相对低一些的极性有机溶剂，如无水乙醇代替一部分低沸点有机溶剂；在工艺上采用不同比例的干湿氮气为吹扫气，加上套筒调节溶剂挥发时间，使溶剂挥发时间和速度更易控制，易于得到更致密更薄的分离皮层。

下面的实施例进一步阐述了本发明。

附图1为设备结构原理示意图。

实施例1

结构为的聚酰亚胺粉末15g，加入27.2gN-甲基吡咯烷酮+16.6g丙酮的混合溶剂中，在45℃下加热搅拌50小时，成为均匀溶液，加入如图1所示装置的料罐(1)中，静置72小时脱泡。经喷头(2)成丝状流出后，用于、湿氮气吹扫，套上2个套筒(3)，使铸膜液挥发时间约为4秒，于湿氮气比例为2.4∶1，进入凝胶槽(4)初步成丝(6)，丝(6)用导向管(5)导出成卷，放入水储进行完全凝胶。水浴凝胶72小时，自然晾得到的中空纤维膜氢气透过速率为4.35×10^-5cm³(STP)/cm².sec.cmHg，α_H2/N2＝45.8。

实施例2