[发明专利]一种通过间接热致相分离制备多孔聚苯并咪唑材料的方法

说明书

本发明涉及一种通过间接热致相分离制备多孔聚苯并咪唑材料的方法，首先将第一聚合物和第二聚合物溶解在第一溶剂中，然后在温度为T₁(30～80℃)的条件下加入第二溶剂至第一聚合物和第二聚合物析出，接着升温至T₂(140～180℃)至第一聚合物和第二聚合物溶解，最后降温至T₃(0～40℃)至第二聚合物析出，整个体系形成凝胶后，除去除第一聚合物以外的所有物质得到多孔聚苯并咪唑材料；第一聚合物为聚苯并咪唑，第二聚合物为PVA、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚马来酸酐中的一种以上，第一溶剂为NMP、DMAc和DMF中的一种以上，第二溶剂为醇类溶剂和醚类溶剂中的一种以上。本发明的方法，简单易行，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于多孔材料技术领域，涉及一种通过间接热致相分离制备多孔聚苯并咪唑材料的方法。

背景技术

热致相分离(TPIS)是制造多孔、微孔膜的一种有效方法，聚合物经高温熔融与高沸点溶剂形成均匀的溶液相，再通过快速降温的方法使整个溶液相固化，然后将溶剂萃取出来即可得到各种微观结构的多孔膜。TPIS制备过程中影响因素少、结构易控制；但由于TPIS方法要求聚合物有确定的熔点且高温溶剂的沸点要高于聚合物的熔点，高温时聚合物与溶剂能形成均匀溶液，因此，能通过TPIS方法制备多孔膜的聚合物较少，主要为聚烯烃、PVDF等聚合物，例如：专利CN200810147491、CN200810172232、CN201710496247等都是以聚砜、聚烯烃或聚氟乙烯等熔点较低的聚合物通过热致相分离来制备具有多孔结构的膜材料。

聚苯并咪唑熔点较高，加工困难，很难找到沸点高于这类聚合物熔点、同时还需要对聚合物有较好溶解性的小分子溶剂，而且由于聚苯并咪唑只能溶解在少数几种极性非质子溶剂中，且在其中的溶解度随温度上升变化很小，不能满足TIPS方法的要求，因此无法通过传统的TPIS方法来形成多孔的结构。

因此，研究一种适用于聚苯并咪唑的热致相分离制备多孔材料的方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中聚苯并咪唑难以通过TIPS方法形成多孔结构的问题，提供一种通过间接热致相分离制备多孔聚苯并咪唑材料的方法。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种通过间接热致相分离制备多孔聚苯并咪唑材料的方法，首先将第一聚合物和第二聚合物溶解在第一溶剂中，然后在温度为T₁的条件下加入第二溶剂至第一聚合物和第二聚合物析出，接着升温至T₂至第一聚合物和第二聚合物分别溶解在第一溶剂和第二溶剂中(针对聚合物而言，良溶剂对聚合物有一定的溶解性，不良溶剂对聚合物一般只能溶胀，不能溶解。第二溶剂的加入，会导致第一溶剂溶解能力的降低(固定的溶剂量，可以溶解的聚合物质量变少)，因为有部分第一溶剂会与第二溶剂结合；升温后第二聚合物开始溶解在第二溶剂中；溶解在第一溶剂中的第二聚合物开始逐渐向第二溶剂转移，析出的第一聚合物则逐步溶解会第一溶剂中。经过一定的时间平衡后，第一溶剂中主要为第一聚合物和少量的第二聚合物，第二溶剂中则均为第二聚合物。)，最后降温至T₃至第二聚合物析出，整个体系形成凝胶后，除去除第一聚合物以外的所有物质得到多孔聚苯并咪唑材料；

第一聚合物为聚苯并咪唑，第二聚合物为PVA、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚马来酸酐中的一种以上，第一溶剂为NMP、DMAc和DMF中的一种以上，第二溶剂为醇类溶剂和醚类溶剂中的一种以上；T₁、T₂和T₃分别为30～80℃、140～180℃和0～40℃，T₁、T₂设置在该范围可以保证聚合物的溶解，T₃与T₂温差较大时，凝胶速度越快，也使得形成的多孔结构有一定的强度，保证后续的加工，若T₃太高形成的凝胶结构没有强度则无法保证后续加工。