[发明专利]一种高强度聚酰亚胺纳米纤维多孔膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高强度聚酰亚胺纳米纤维多孔膜，其特征在于：所述聚酰亚胺纳米纤维多孔膜孔隙率为70～85%，孔的平均直径为100～250nm，玻璃化转变温度为260～400℃，拉伸强度为8～70MPa，高温200℃热处理1小时后尺寸收缩率小于0.3%；所述聚酰亚胺纳米纤维多孔膜的化学成分为共聚聚酰亚胺或共混聚酰亚胺；

所述共聚聚酰亚胺具有如式（Ⅰ）的结构，

式（Ⅰ）中，n，m代表聚合物的聚合度，（n+m）为100～500的正整数，

所述共混聚酰亚胺具有如式（Ⅱ）的结构，

式（Ⅱ）中，n为100～500的正整数。x为<1的任意正数，（1-x）优选0～0.75的任意正数，

式（Ⅰ）和式（Ⅱ）中的R₁是含芳环的二胺的残基结构，R₂是含芳环的二酐的残基结构。

2.根据权利要求1所述的高强度聚酰亚胺纳米纤维多孔膜，其特征在于：所述共聚聚酰亚胺是由混合二胺与一种芳香族二酐共聚制备得到，反应中二胺单体与二酐单体的总物质量比为1:1，所述混合二胺之一为含有苯并咪唑结构的二胺，所述共混聚酰亚胺是由一种含苯并咪唑结构的聚酰胺酸与另外一种聚酰胺酸共混制备得到。

3.根据权利要求1所述的高强度聚酰亚胺纳米纤维多孔膜，其特征在于：所述R₁是如下结构中的一种：

4.根据权利要求1所述的高强度聚酰亚胺纳米纤维多孔膜，其特征在于：所述R₂是如下结构中的一种：

5.根据权利要求2所述的高强度聚酰亚胺纳米纤维多孔膜，其特征在于：所述含有苯并咪唑结构的二胺具有式（Ⅲ）所示的结构：

所述含有苯并咪唑结构的二胺含量在二胺单体总量中的百分数优选0～75%。

6.如权利要求1所述的高强度聚酰亚胺纳米纤维多孔膜的制备方法如下：将聚酰胺酸溶液通过高压电场实施静电纺丝得到聚酰胺酸纤维多孔膜，再将聚酰胺酸纤维多孔膜在真空或惰性气氛下高温热亚胺化得到聚酰亚胺纳米纤维多孔膜。

7.根据权利要求6所述的高强度聚酰亚胺纳米纤维多孔膜的制备方法，其特征在于：所述用于电纺的聚酰胺酸溶液由等摩尔二胺与二酐在极性溶剂中聚合得到或对前述得到的聚酰胺酸溶液用溶剂进行稀释，所述用于电纺的聚酰胺酸溶液粘度为1.2～7pa·s，优选1.5～2pa·s，所述高压电场为45kv/m～100kv/m。

8.根据权利要求7所述的高强度聚酰亚胺纳米纤维多孔膜的制备方法，其特征在于：所述溶剂为与聚酰胺酸相溶的低沸点、低毒的丙酮、二氯甲烷或四氢呋喃等溶剂。

9.根据如权利要求6～8任一项所述的高强度聚酰亚胺纳米纤维多孔膜的制备方法，其特征在于：所述热亚胺化是在真空或惰性气体条件下梯度升温，从室温升温，升温速率为5～20℃/min，在150～250℃内的任一温度下保持5～30min，在280～300℃内的任一温度下保持5～30min或当聚合结构刚性增大时在360～400℃内的任一温度下保持5～30min。

10.如权利要求1所述的高强度聚酰亚胺纳米纤维多孔膜在电池隔膜、电容器隔膜、低介电材料、空气净化、污水处理、酶催化中的应用。