[发明专利]一种耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机膜分离技术领域，具体涉及一种用于有机溶剂分离的耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜的制备方法。

技术背景

纳滤作为一种新型压力驱动膜分离技术，已广泛应用于水处理、纺织印染、造纸、食品、医药、石化和生化等领域中。纳滤膜具有纳米级的孔径，操作压力较低，对一、二价离子有不同选择性，对小分子有机物有较高的截留性等特点。

纳滤膜一般分为无机纳滤膜和有机纳滤膜两种。无机纳滤膜具有良好的耐溶剂性能，但价格较昂贵。适用于作有机纳滤膜的材料有聚酰亚胺、硅橡胶、聚丙烯腈、聚磷腈、聚亚胺酯以及其他交联聚合物等。其中，聚酰亚胺因其耐溶剂性和成膜性良好、耐热性及机械性能优异，结构多样化，而应用较为广泛。

目前，所应用的聚酰亚胺纳滤膜主要有以下两种：1)以商品名为Matrimid^TM5218的芳香聚酰亚胺为膜材料，通过相转化法制备的纳滤膜，因Matrimid^TM5218芳香聚酰亚胺为完全酰亚胺化的可溶性聚酰亚胺，耐溶剂性差，且价格昂贵；2)Membrane Extraction Technology公司以Lenzing P84聚酰亚胺为膜材料制备的STARMEM^TM系列膜，Lenzing P84聚酰亚胺为二苯甲酮四羧酸二酐、苯甲二胺和4，4′-二氨基二苯甲烷的共聚物，为可溶性聚酰亚胺，因此耐溶剂性能差。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种用于有机溶剂分离的耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜的制备方法。

本发明通过如下技术方案实现发明目的：采用相分离法制得聚酰胺酸纳滤膜，再通过热亚胺化将聚酰胺酸转化为聚酰亚胺，从而制得耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜，具体包括以下步骤：

1)将干燥的芳香二胺溶于极性非质子溶剂中，而后加入干燥的芳香二酐，搅拌反应4～8小时，得到质量浓度为10～30％聚酰胺酸溶液，其中，芳香二胺和芳香二酐的摩尔比为1∶1.01～1∶1.02；

2)将步骤1)中得到的聚酰胺溶液经丝网过滤，静置脱泡后，室温下涂覆在玻璃板上，得到厚为150～200μm的薄膜，在空气中放置10～60秒后，浸入非溶剂凝固液中凝固，得到聚酰胺酸纳滤膜，而后将聚酰胺酸纳滤膜于非溶剂凝固液中浸泡2～8小时，再于真空干燥箱中干燥1～2小时；

3)将干燥后的聚酰胺酸纳滤膜于真空干燥箱中，以3～8℃/min的升温速率升温至100℃保温1～2小时，再以3～8℃/min的升温速率升温至200℃保温1～2小时，再次以3～8℃/min的升温速率升温至300℃保温1～2小时，而后依次在乙醇和纯水中浸泡，干燥，得到耐溶剂聚酰亚胺纳滤膜。

其中，步骤1)中所述的芳香二胺选自4，4’-二氨基二苯醚(ODA)、4，4’-二氨基二苯砜(DADPS)、对苯二胺(PPD)或4，4′-二氨基二苯甲烷(MDI)。

步骤1)中所述的极性非质子溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或二甲基亚砜(DMSo)。

步骤1)中所述的芳香二酐选自均苯四甲酸酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)或二苯醚四甲酸二酐(ODPA)。

步骤2)中所述的非溶剂凝固液为纯水或乙醇与纯水的混合凝胶浴。

本发明具有以下有益效果：

本发明所提供的方法方法简单易行，成本低，所制得的聚酰亚胺纳滤膜具有较高的强度和耐溶剂性能，并且膜结构稳定，同时克服了由于完全酰亚胺化的聚酰亚胺无法溶解的缺点，可应用于不同溶剂体系的分离。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1

1)将4.000g经干燥处理的4，4’-二氨基二苯醚(ODA)溶于75.6g N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，氮气保护下加入4.402g经干燥处理的均苯四甲酸酐(PMDA)，搅拌反应4小时，得到浓度为10.0％的聚酰胺酸溶液；

2)将聚酰胺酸溶液经200目丝网过滤后，将滤液静置脱气24小时，在室温条件下，将聚酰胺酸溶液用刮刀均匀涂覆在干净的玻璃平板上，膜厚度控制在200μm，挥发30秒后，浸入纯水凝固液中凝固，得到聚酰胺酸纳滤膜，浸泡在纯水凝固液里漂洗2小时后，于真空干燥箱内20℃干燥1小时；