[发明专利]一种孔径可调的结晶型聚芳醚酮多孔膜、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种孔径可调的结晶型聚芳醚酮多孔膜的制备方法，其特征在于：将可溶性聚芳醚酮前驱体溶液通过浸没相转化法、水蒸气诱导相转化法或模板法制备多孔膜，然后再经酸化和热处理使其结晶，从而制备得到孔径可调的结晶型聚芳醚酮多孔膜；所制备的孔径可调的结晶型聚芳醚酮多孔膜的结晶度为26~29%，孔径范围为0.01~5μm，孔隙率为50~80%，孔形貌为指状孔或海绵状孔，厚度为10~130μm；所述的可溶性聚芳醚酮前驱体为聚芳醚酮-1,3-二氧戊环或聚芳醚酮亚胺；

所述的通过浸没相转化法的步骤如下，

（1a）将聚芳醚酮-1,3-二氧戊环或聚芳醚酮亚胺溶解于极性聚合物良溶剂中，溶液质量浓度为15~20%，室温下密闭搅拌10~20小时，制备得到澄清透明的铸膜液；

（2a）将步骤（1a）所得铸膜液浇筑于水平玻璃板表面，用刮板涂布均匀后浸入去离子水中，除去残留的聚合物极性良溶剂，得到聚合物多孔膜；

（3a）将步骤（2a）得到的聚合物多孔膜置于质子酸中浸泡24~48小时，取出后用去离子水冲洗，除去过量的酸，再于60~120℃、真空下烘干，得到孔径可调的聚芳醚酮多孔膜；

（4a）将步骤（3a）得到的孔径可调的聚芳醚酮多孔膜于80~220℃下热处理4~8小时使其结晶，从而制得孔径可调的结晶型聚芳醚酮多孔膜；

所述的水蒸气诱导相转化法的步骤如下，

（1b）将聚芳醚酮-1,3-二氧戊环或聚芳醚酮亚胺溶解于极性聚合物良溶剂中，溶液质量浓度为15~20%，室温下密闭搅拌10~20小时，制备得到澄清透明的铸膜液；

（2b）将步骤（1b）所述铸膜液浇筑于水平玻璃板表面，用刮板涂布均匀，然后将其放置在恒湿箱中5~30分钟，制得聚合物多孔膜；

（3b）将步骤（2b）得到的聚合物多孔膜浸泡于去离子水中40~60小时，取出后于60~120℃、真空下烘干，除去残留的聚合物极性良溶剂；

（4b）将步骤（3b）得到的聚合物多孔膜置于质子酸中浸泡24~48小时，取出后用去离子水冲洗，除去过量的酸，再于60~120℃、真空下烘干，得到孔径可调的聚醚醚酮多孔膜；

（5b）将步骤（4b）所述的孔径可调的聚醚醚酮多孔膜于80~220℃下热处理4~8小时使其结晶，从而制得孔径可调的结晶型聚芳醚酮多孔膜；

所述模板法的步骤如下，

（1c）将聚芳醚酮-1,3-二氧戊环或聚芳醚酮亚胺溶解于极性聚合物良溶剂中，溶液质量浓度为10~20%，室温下密闭搅拌10~20小时，制备得到澄清透明的铸膜液；再加入致孔剂，其用量是聚芳醚酮-1,3-二氧戊环或聚芳醚酮亚胺质量的0.9~2.0倍，继续搅拌5~10小时使致孔剂在聚合物溶液中分散均匀； 致孔剂为邻苯二甲酸二丁酯、α-环糊精或β-环糊精；

（2c）将步骤（1c）所述加入致孔剂的铸膜液浇筑于水平玻璃板表面，于60~130℃下烘干得到聚合物平板膜；

（3c）将步骤（2c）得到的聚合物平板膜取出后置于索氏提取器中，去离子水、甲醇或乙醇抽提5~12小时，60~80℃下真空干燥；

（4c）将步骤（3c）得到的聚合物多孔膜于质子酸中浸泡24~48小时，而后用去离子水冲洗，除去过量的酸，于60~120℃真空下烘干，得到孔径可调的聚芳醚酮多孔膜；

（5c）将步骤（4c）所述的孔径可调的聚芳醚酮多孔膜于80~220℃下热处理4~8小时使其结晶，从而制得孔径可调的结晶型聚芳醚酮多孔膜。

2.如权利要求1所述的一种孔径可调的结晶型聚芳醚酮多孔膜的制备方法，其特征在于：所述的极性聚合物良溶剂为NMP、DMAc或DMF。

3.如权利要求1所述的一种孔径可调的结晶型聚芳醚酮多孔膜的制备方法，其特征在于：所述的质子酸为盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、三氟乙酸、苯磺酸、甲磺酸或三氟甲磺酸。

4.一种孔径可调的结晶型聚芳醚酮多孔膜，其特征在于：是由权利要求1~3任何一项所述的方法制备得到。

5.权利要求4所述的一种孔径可调的结晶型聚芳醚酮多孔膜在燃料电池、超级电容器、锂离子电池或超滤膜中的应用。