[发明专利]PTFE/PI复合纳米纤维多孔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜制备技术，更具体地，本发明涉及PTFE/PI复合纳米纤维多孔膜及其制备方法。

背景技术

随着工业的迅速发展带动了经济发展，同时也带来了一些待解决的环境问题。如由火力发电、钢铁、水泥等行业产生的高温废气和腐蚀性烟气的治理，这给高温滤料的发展带来极好的机遇。高温气体介质过滤除尘技术的核心是高温过滤材料，由于工作温度高、气体腐蚀性强等特点，过滤材料需要在恶劣条件下依然保持良好的性能。

聚四氟乙烯（PTFE）是一种非极性线型晶状聚合物，具有许多独特的物理和化学性能，如良好的电绝缘性和热稳定性、优良的耐老化性、极小的吸水率、抗紫外辐射性以及优异的化学惰性等。因此，被广泛应用于电子电气、防腐减磨、机械、石油化工、纺织及航空航天，尤其在耐高温滤材和耐酸碱等领域。然而，由于PTFE稳定性高，难溶解而且熔点以上也不流动，因此不能直接通过溶液纺丝和熔融纺丝法制备PTFE纤维。

超高分子量的聚氧化乙烯（PEO）通常被作为一种“牺牲”材料而被应用在不能纺丝的材料通过电纺制备纤维的过程中，PEO在纤维中的含量很少，而且水处理和热处理过程中可以很容易除掉。

聚酰亚胺（PI）是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，是综合性能最佳的有机高分子材料之一，长期使用温度范围在-200-300 ℃之间，没有明显的熔点。PI具有优异的机械性能、良好的耐热性（＞400 ℃）、耐辐射性等优异性能，可作为高性能纤维、高温复合材料、选择性透过膜及高温涂料等，广泛应用于高温过滤膜、电池隔膜、航天航空等领域。但聚酰亚胺（PI）的加工性能差，疏水性和耐碱性能差。

因此，研发耐高温、耐酸碱腐蚀的膜以及其制备技术是十分紧急和重要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是PTFE/PI复合纳米纤维多孔膜及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：

PTFE/PI复合纳米纤维多孔膜的制备方法，包括以下步骤：

1）配制PEO溶液：将PEO溶于去离子水、搅拌、配得PEO溶液；

2）配制PEO/PTFE混合液：将PTFE乳液加入到步骤1）所述的PEO溶液中，搅拌、配得PEO/PTFE混合液；

3）配制PEO/PTFE-PAAS混合液：将PAAS和去离子水加入步骤2）所述的PEO/PTFE混合液中，搅拌、配得PEO/PTFE-PAAS混合液；

4）制备PTFE/PI复合纳米纤维多孔膜：PEO/PTFE-PAAS混合液通过静电纺丝制得PEO/PTFE-PAAS复合纤维膜，经热处理，即得PTFE/PI复合纳米纤维多孔膜。

在一种实施方式中，步骤1）中所述PEO溶液通过将超高分子量PEO粉末溶解在35～45 ℃的水中，搅拌均匀后获得；所述超高分子量PEO粉末的重均分子量为10⁵～10⁷ g/mol。

在一种实施方式中，步骤2）中所述PEO与PTFE的质量比为0.5～5：100。

在一种实施方式中，步骤2）中所述PEO与PTFE的质量比为2.5～5：100。

在一种实施方式中，所述PEO溶液含有3～6 wt%的PEO；所述PTFE乳液含有55～65 wt%的PTFE。

在一种实施方式中，步骤3）中所述PAAS与PTFE的质量比为0.25-5：10。

在一种实施方式中，所述PEO/PTFE-PAAS混合液为15-20wt%的PEO/PTFE-PAAS混合液。

在一种实施方式中，步骤4）中所述静电纺丝时电压为10～30kV；纺丝喷嘴到对置电极收集基板的距离为15～25cm；纺丝流速为0.001～0.005mm/s。

在一种实施方式中，步骤4）中所述热处理包括：首先将PEO/PTFE-PAAS复合纤维膜置于50～80 ℃任一温度条件下干燥0.5～1 h；接着在330～450 ℃的温度条件下加热处理5～30min，使PEO分解去除。

本发明另一目的在于提供由该方法制备获得的PTFE/PI复合纳米纤维多孔膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：