[发明专利]多层结构多孔化聚酰亚胺薄膜及其制造方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及多孔薄膜制造技术，具体为一种多层结构多孔化聚酰亚胺薄膜及其制造方法。

(二)背景技术

多孔膜可用作过滤膜、分离膜及电池隔膜等，多孔膜的性能决定了相关产品的质量。

聚酰亚胺的性能优良，耐热性高，其熔点高于分解温度，多孔化聚酰亚胺薄膜早就投入使用。但多孔化聚酰亚胺膜在厚度低于15微米时，膜的强度过低，使用时的可靠性差，使用寿命过低。要确保薄膜的强度就必须有一定的厚度，故现多孔化聚酰亚胺膜的厚度一般为15～25微米。而厚度的增加，就是加长了孔隙的通道，直接增加了介质通过孔洞通道的阻力，影响多孔膜的透气性等性能。

(三)发明内容

本发明的目的是设计一种多层结构多孔化聚酰亚胺薄膜，薄膜分为大孔层和小孔层，或者是两大孔层夹一小孔层；小孔层可以薄至1微米，用于阻隔某些介质的通过，大孔层可以做得更厚，但孔洞更大，从而保证了全部介质容易通过，同时也保证了膜的强度。

本发明的另一目的是上述多层结构多孔化聚酰亚胺薄膜的制造方法。

本发明设计的多层结构多孔化聚酰亚胺薄膜，包括多孔化聚酰亚胺薄膜，其特征在于由孔径不同的双层或3层构成，即为由一层大孔聚酰亚胺层和一层小孔聚酰亚胺层构成，或者是由两层大孔聚酰亚胺层夹一层小孔聚酰亚胺层构成。

双层结构的本薄膜，其中的大孔聚酰亚胺层中含有的孔平均孔径为0.15～6微米，厚度为5～100微米，小孔聚酰亚胺层中含有的孔平均孔径为0.01～0.15微米，厚度为1～5微米；所述三层结构的本薄膜，其中的2层大孔聚酰亚胺层中含有的孔平均孔径为0.15～6微米，厚度分别为5～50微米，小孔聚酰亚胺层中含有的孔平均孔径为0.01～0.15微米，厚度为1～5微米。

上述本发明的多层结构多孔化聚酰亚胺薄膜的制造方法为：用二元有机酐、二元有机胺合成聚酰胺酸树脂溶液并加入不同粒径的2种或3种成孔物料得到2种或3种复合聚酰胺酸树脂溶液，复合流涎成2层或3层的薄膜后经双向拉伸、亚胺化，所得薄膜经酸洗除去成孔物料，得到多层结构的多孔化聚酰亚胺薄膜。

其中二元有机酐和二元有机胺的摩尔比为1∶1，所用二元有机酐为均苯四甲酸二酐(PMDA)、联苯四酸二酐(s-BPDA)、二苯酮四酸二酐(BTDA)、氧联苯四甲酸二酐(ODPA)及双酚A二醚二酐(BPADA)中的任一种或者任几种；二元有机胺为4，4′-二氨基二苯醚(4，4′-ODA)，3，4′-二氨基二苯醚(3，4′-ODA)，对苯二胺(PDA)，间苯二胺(mDA)，3，3′-二苯砜二胺，4，4′-二苯砜二胺中的任一种或者任几种。

成孔物料为氧化钙、碳酸钙、氧化镁、碳酸镁或碱式碳酸镁中的任一种或者任几种。

成孔物料分为粗料和细料，粗料平均粒径为0.1～5.0微米，细料平均粒径为0.01～0.1微米。制备双层结构膜时，用2种成孔物料，一种为粗料，另一种为细料。制备三层结构膜时，用一种细料一种粗料，或者用一种细料和两种不同的粗料。成孔物料的用量为与之相配的二元有机酐、二元有机胺质量之和的0.25～2倍，优选为成孔物料质量为与之相配的二元有机酐、二元有机胺质量之和的0.43～1倍。

所用溶剂为N，N′-二甲基乙酰胺、N，N′-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯环酮中的任一种或任几种。所用溶剂的质量为二元有机酐、二元有机胺和成孔物料总质量的4～19倍。

本发明多层结构多孔化聚酰亚胺薄膜的制造方法的具体步骤如下：

I、备料

分别配备2种或3种树脂溶液用料；

每种树脂溶液用料按摩尔比为1∶1称取二元有机酐和二元有机胺；称取成孔物料，其质量为二元有机酐、二元有机胺质量之和的0.25～2倍，优选为0.43～1倍；称取溶剂，其质量为二元有机酐、二元有机胺和成孔物料总质量的4～19倍。

对于2种树脂溶液用料其中一种成孔物料为平均粒径0.01～0.1微米的细料，另一种为平均粒径0.1～5.0微米的粗料；对于3种树脂溶液用料其中一种成孔物料为粒径0.01～0.1微米的细料，另两种为相同或不同的平均粒径0.1～5.0微米的粗料。

II、制备树脂溶液

在2个或3个反应釜中分别使用步骤I称取的物料、制备不同的树脂溶液，