[发明专利]一种增强型聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种增强型聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜的制备方法。该制备方法采用以下工艺步骤：(1)中空编织管的制备：采用公知的二维编织技术将纤维编织成中空纤维管，并以该中空编织管作为增强型中空纤维膜的增强体；(2)PMIA铸膜液的制备：将完全干燥的PMIA树脂、添加剂、致孔剂在60‑70℃下溶解于有机溶剂中，经过4‑6h的搅拌后得到均一溶液，真空脱泡后得到PMIA铸膜液；(3)增强型PMIA中空纤维膜的制备：采用共挤出复合纺丝工艺，将步骤（1）得到的中空编织管与步骤（2）得到的PMIA铸膜液通过环形喷丝头共挤出，并使所述铸膜液均匀的涂覆在中空编织管表面，充分固化后，即得所述增强型PMIA中空纤维膜。

技术领域

本发明属于膜制备技术领域，具体为一种增强型聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜的制备方法。

背景技术

聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)是一种典型的芳香族聚酰胺高聚物，其分子链上具有大量的酰胺基团，因此具有较强的电负性。亚苯基-酰胺之间和C-N键旋转的高能垒阻碍了聚间苯二甲酰间苯二胺分子链成为完全伸直链的构象，减弱了分子链的结晶度，因此相较于聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，其加工制备工艺简单。同时，PMIA分子间氢键作用强烈，使其化学结构稳定，从而赋予PMIA优异的力学性能、耐高温和耐化学腐蚀等特性，因此作为分离膜材料具有较强的竞争优势。

作为21世纪高新技术之一的膜分离技术，与传统的分离技术相比，它具有分离效率高、能耗低、无相变、不污染环境、便于与其他技术集成等突出优点。在当今世界能源、水资源短缺，水和环境污染日益严重的情况下，膜分离科学和技术的研究得到了世界各国的高度重视。随着膜技术应用领域的扩大，对膜材料性能的要求也越来越高，传统的溶液纺丝法所制备的中空纤维膜已不能满足膜分离技术应用发展的需求，尤其是力学强度不足的问题，因此，增强膜的应用和发展得到了越来越多的重视。申请号201110180993.1公开了一种PMIA中空纤维膜的制备方法，其采用干-湿法纺丝技术制备了PMIA中空纤维膜，但所制备中空纤维膜强度较低，无法满足在恶劣环境下的使用要求。

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，提供一种增强型聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜的制备方法。该制备方法以中空编织管为增强体，以PMIA铸膜液为表面分离层，制备增强型PMIA中空纤维膜。所得增强型PMIA中空纤维膜兼具较好的力学性能和较高界面结合强度，并且制备工艺过程简单，成本低，便于工业化实施等特点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种增强型聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜的制备方法，该制备方法采用以下工艺步骤：

(1)中空编织管的制备：采用公知的二维编织技术将纤维编织成中空纤维管，并以该中空编织管作为增强型中空纤维膜的增强体；所述纤维为PMIA长丝或PMIA长丝与PET长丝的混编长丝，PMIA长丝和PET长丝混编比例为1-5:0-5；

(2)PMIA铸膜液的制备：将完全干燥的PMIA树脂、添加剂、致孔剂在60-70℃下溶解于有机溶剂中，经过4-6h的搅拌后得到均一溶液，真空脱泡后得到PMIA铸膜液；所述铸膜液的质量分数组成为：5-25％PMIA树脂、2-8％添加剂、2-10％致孔剂和57-91％有机溶剂，各组分之和为100％；

所述添加剂为氯化钾、氯化钙、氯化氨、氯化锂、溴化锂、硝酸锂或高氯酸锂中的至少一种；所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙三醇或聚氧乙烯中的至少一种；所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；

(3)增强型PMIA中空纤维膜的制备：采用共挤出复合纺丝工艺，将步骤(1)得到的中空编织管与步骤(2)得到的PMIA铸膜液通过环形喷丝头共挤出，并使所述铸膜液均匀的涂覆在中空编织管表面，纺丝速度为0.5-2.0m/min，纺丝温度为60-70℃，经过0-30cm的空气浴后进入0℃-80℃凝固浴固化，充分固化后，即得所述增强型PMIA中空纤维膜；