[发明专利]一种基于协同亚胺化制备的聚酰亚胺纳滤膜及其方法

权利要求书

1.一种基于协同亚胺化制备聚酰亚胺纳滤膜的方法，其特征在于，先通过化学亚胺化实现部分的聚酰亚胺合成，然后成膜，而后进一步通过热亚胺化，重排孔结构；通过两个亚胺化的协同得到纳滤膜；具体包括以下步骤：

(1)将二胺与二酐单体按摩尔比1：0.95～1:1.05溶解于有机溶剂中，在室温下机械搅拌2～6小时，待其完全溶解后，得到聚酰胺酸溶液，然后向聚酰胺酸溶液中滴加化学亚胺化试剂，机械搅拌24～48小时，发生化学亚胺化反应，得到聚酰亚胺溶液，固含量为10～15％，亚胺化程度为50～80％；所述的二酐单体为3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐或六氟二酐中至少一种；所述的二胺单体为3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷或4,4’－二胺基二苯醚中至少一种；所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺或N,N-二甲基甲酰胺中至少一种；所述的化学亚胺化试剂为乙酸酐和吡啶的混合溶剂；

(2)向聚酰亚胺溶液中加入添加剂，机械搅拌成均匀铸膜液，将铸膜液刮涂在洁净玻璃板上，控制挥发时间5～90秒后，浸入水凝固浴中，发生相分离固化成膜，浸泡24小时取出即得湿态聚酰亚胺膜；所述的添加剂为丙酮、聚乙烯基吡咯烷酮或四氢呋喃中至少一种，添加剂的用量为聚酰亚胺溶液质量的2％～10％；

(3)将湿态聚酰亚胺膜置于加热板上，经过两次加热即得聚酰亚胺纳滤膜，具体过程是：将湿态膜在100℃下加热2～5小时，膜中的水分得以挥发，膜中残留溶剂运动至膜表层；将膜在250℃加热10～60分钟，通过热亚胺化实现膜的完全亚胺化，并同步实现膜结构重排，得到聚酰亚胺纳滤膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体做法为：(1)将3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷与3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐单体按摩尔比1:1溶解于N-甲基吡咯烷酮中，在室温下机械搅拌4小时，待其完全溶解后，得到聚酰胺酸溶液，然后向聚酰胺酸溶液中滴加乙酸酐和吡啶，机械搅拌36小时，发生化学亚胺化反应，得到聚酰亚胺溶液，固含量为12％，控制亚胺化程度为70％；(2)向聚酰亚胺溶液中加入丙酮和聚乙烯基吡咯烷酮，其用量分别为聚酰亚胺溶液质量的2％和5％，机械搅拌成均匀铸膜液，将铸膜液刮涂在洁净玻璃板上，控制挥发时间30秒后，浸入水凝固浴中，发生相分离固化成膜，浸泡24小时取出即得湿态聚酰亚胺膜；(3)将湿态聚酰亚胺膜置于加热板上，经过两次加热即得聚酰亚胺纳滤膜，具体过程是：将湿态膜在100℃下加热3小时，膜中的水分得以挥发，膜中残留溶剂运动至膜表层；将膜在250℃加热30分钟，通过热亚胺化实现膜的完全亚胺化，并同步实现膜结构重排，得到聚酰亚胺纳滤膜。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体做法为，(1)将3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷与六氟二酐单体按摩尔比1:1溶解于N-甲基吡咯烷酮中，在室温下机械搅拌3小时，待其完全溶解后，得到聚酰胺酸溶液，然后向聚酰胺酸溶液中滴加乙酸酐和吡啶，机械搅拌48小时，发生化学亚胺化反应，得到聚酰亚胺溶液，固含量为13％，控制亚胺化程度为80％；(2)向聚酰亚胺溶液中加入四氢呋喃和聚乙烯基吡咯烷酮，其质量百分比分别为3％和5％，机械搅拌成均匀铸膜液，将铸膜液刮涂在洁净玻璃板上，控制挥发时间45秒后，浸入水凝固浴中，发生相分离固化成膜，浸泡24小时取出即得湿态聚酰亚胺膜；(3)将湿态聚酰亚胺膜置于加热板上，经过两次加热即得聚酰亚胺纳滤膜，具体过程是：将湿态膜在100℃下加热4小时，膜中的水分得以挥发，膜中残留溶剂运动至膜表层；将膜在250℃加热45分钟，通过热亚胺化实现膜的完全亚胺化，并同步实现膜结构重排，得到聚酰亚胺纳滤膜。