[发明专利]一种芳香族聚合物多孔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜材料技术，具体为一种芳香族聚合物多孔膜的制备方法。该芳香族聚合物是指聚对苯二甲酰对苯二胺[Poly(para-Phenylene Terephthalamide),PPTA]，所述多孔膜包括平板膜和中空纤维膜。

背景技术

间位芳香族聚酰胺即聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)大分子的柔性较强，具有较好的物理-机械性能，可溶于某些有机溶剂形成各向同性溶液，有较好的加工性能，采用溶液相转化法可制成PMIA多孔膜材料。目前国内外关于具有多孔结构的PMIA膜也已有相关报导。例如：中国专利CN1681875A[佐佐木毅等，帝人株式会社]介绍了一种含有PMIA多孔膜的制造方法，它将含有PMIA和酰胺溶剂的聚合物溶液流延到支承体上，然后浸渍到含有与PMIA不相溶的物质的酰胺凝固浴中凝固，制成多孔膜；中国专利CN1625436A[宇田彻，NOK株式会社]介绍了一种PMIA的中空纤维多孔膜的制造方法，它使含有PMIA、PVP及无机盐的制膜溶液从70℃或以上的双重环状喷嘴喷出，再经干-湿法纺丝成型后保湿处理制得PMIA中空纤维多孔膜；美国专利U.S.Patent6103862[一种用于液晶电池的向列相液晶薄膜材料及其制备方法（Alignment film material for a liquid crystal cell and a method for preparing the same）]介绍了一种新颖的用于液晶电池的薄膜材料，它主要是通过PMIA与负碳离子反应，将卤代官能团取代到PMIA上，制得耐湿热性良好的电池隔膜。

对位芳香族聚酰胺即PPTA是最具代表性的芳香族聚酰胺，大分子呈刚性，有溶致液晶性，具有优良的耐热性、耐化学试剂性，是制备高性能芳香族聚酰胺纤维的重要原料。与PMIA相比，PPTA具有更为优异的物理-机械性能，但由于PPTA的分解温度低，且仅浓硫酸即可使其溶解，因此制膜困难，所以迄今虽有关于PPTA纤维的专利文献报道，但尚未见到有关芳香族聚合物PPTA多孔膜材料的专利文献报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种芳香族聚合物多孔膜的制备方法。该制备方法以芳香族聚合物PPTA为成膜材料，采用溶液相转化法（湿法或干-湿法）制膜工艺，具有制备过程简单、流程短、易控制、效率高，适于工业化实施等特点；所得PPTA多孔膜的孔隙率高、孔径分布较均匀、通透性较好、具有原纤化结构、过滤截留能力强、耐压实性强等特点，可用于酸碱介质、有机溶剂、油水分离等苛刻环境条件下的膜分离体系。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种芳香族聚合物多孔膜的制备方法，所述多孔膜包括平板膜和中空纤维膜，该制备方法采用如下多孔膜铸膜液和溶液相转化法制膜工艺，所述铸膜液的质量分数组成为：

PPTA    1.5～15wt%，

致孔剂  4.5～10wt%，

溶剂    86.5～94wt%，各组分之和为100%，

所述致孔剂为可溶性高分子，选自平均分子量为600～20000的PEG、平均分子量为10000～100000的PVP中的至少一种;所述溶剂为质量浓度98～100wt%的浓硫酸；

所述多孔膜的制膜工艺为：

1）配置铸膜液

将所述PPTA树脂和溶剂浓硫酸溶液按所述比例混合，在30～40℃下搅拌溶胀，形成透明粘稠状混合物，然后加入所述比例致孔剂，升温至80～85℃，充分混合后，真空脱泡，形成均匀的铸膜液；

2）制备平板多孔膜或中空纤维多孔膜

（1）制备平板多孔膜

在室温下将所得铸膜液刮涂在洁净玻璃板上制成平板多孔膜，并立即浸入15～18℃超滤水凝固浴中，保持24h固化成型，后放入50～60℃热水中浸泡3～4h；或者放入加入少量硫酸的水溶液中，在50～60℃下浸泡3～4h，再放入无水乙醇中浸泡1～2h，然后再用去离子水清洗，去除膜内残留的酸及无水乙醇，即得所述芳香族聚合物平板多孔膜；

（2）制备中空纤维多孔膜

将所述铸膜液经计量泵计量，由中空纺丝喷丝头挤出，经适当空气间隙后，浸入到15～18℃凝固浴中，得到多孔初生中空纤维多孔膜，再经过萃洗、卷绕工序后，即得到所述的芳香族聚合物中空纤维多孔膜。