專利名稱：一種聚酰亞胺不對稱中空纖維膜的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子氣體分離膜的制備技術(shù)，具體地講是指以聚酰亞胺粉末為制膜材料，以N-甲基吡咯烷酮、無水乙醇等極性有機溶劑和丙酮等低沸點溶劑配成混合溶劑，溶解聚酰亞胺，配制鑄膜液，然后靜置脫泡，采用相轉(zhuǎn)化法干濕紡絲工藝紡絲，制得聚酰亞胺中空纖維氣體分離膜。
和其他制膜材料如聚砜、聚丙烯、醋酸纖維素相比，聚酰亞胺具有很高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，其機械性能、熱穩(wěn)定性和耐化學性等非常優(yōu)秀，是一種良好的制膜材料，同時采用相轉(zhuǎn)化法可一步制備出具有致密分離層能直接用于氣體分離的膜。目前已在氣體分離、超濾、反滲透等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有關(guān)以聚酰亞胺為制膜材料的專利很多，如日本公開特許公報85-125204,85-125205,85-150806,85-125209,85-125210等，報道了以聚酰亞胺為制膜材料制備出的不對稱中空纖維氣體分離膜，雖然有關(guān)鍵制備工藝未透露，但其膜分離系數(shù)偏低，表明沒有形成足夠的致密皮層。中國發(fā)明專利91105349.2也報道了以聚酰亞胺為制膜材料，制備平板氣體分離膜；但其步驟繁瑣復雜，后處理耗用有機溶劑甚多，不易處理；同時平板膜裝填面積小，用于氣體分離有占地面積大，投資費用高等缺點。
本發(fā)明的目的在于提供一種聚酰亞胺不對稱中空纖維膜的制備技術(shù)，其操作簡單容易，成本低，且用其制得的產(chǎn)品穩(wěn)定性高，性能穩(wěn)定。
本發(fā)明提供了一種聚酰亞胺不對稱中空纖維膜的制備，包括鑄膜液配制及成絲過程，其特征在于(1)鑄膜液配方如下(重量百分比)聚酰亞胺 15～35％低沸點有機溶劑25～45％極性有機溶劑 30～60％其中低沸點有機溶劑選自丙酮、乙醚、正戊烷、氯仿之一到二種；極性有機溶劑選自N-甲基吡咯烷酮、無水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、甲酰呱啶之一到二種；(2)成絲鑄膜液經(jīng)紡絲噴頭成絲后，用相對濕度在30～80％的氮氣吹掃，時間0.5～15秒，使溶劑揮發(fā)；再進行凝膠浴完成相轉(zhuǎn)化，凝膠液為水，水浴時間12～84小時。
此外，本發(fā)明中所述聚酰亞胺最好為
其中，A可為-O-、-SO2-、-CO-、-S-、-C(CF3)3、
等；Z可為
(R=COOH,COOiBu)、
(R=OCH3,Cl)、-CH2-、-CO-、
等。
本發(fā)明中所述極性有機溶劑最好為N-甲基吡咯烷酮、無水乙醇；低沸點有機溶劑最好為丙酮、正戊烷、氯仿；前者與后者比例為2～3∶1。
本發(fā)明步驟簡單易行，已經(jīng)成功地紡制出聚酰亞胺不對稱中空纖維膜，其性能良好穩(wěn)定，壽命長，尤其氣體透量比中國發(fā)明專利91105349.2要高得多。同時采用水浴代替有機溶劑浴作為凝膠浴，節(jié)約資金；在鑄膜液配方上，采用三元替代91105349.2的四元，并且加入沸點相對低一些的極性有機溶劑如無水乙醇代替一部分低沸點有機溶劑；在工藝上采用不同比例的干濕氮氣為吹掃氣，加上套筒調(diào)節(jié)溶劑揮發(fā)時間，使溶劑揮發(fā)時間和速度更易控制，易于得到更致密更薄的分離皮層。
下面的實施例進一步闡述了本發(fā)明。
附

圖1為設(shè)備結(jié)構(gòu)原理示意圖。
實施例1結(jié)構(gòu)為
的聚酰亞胺粉末15g，加入27.2gN-甲基吡咯烷酮+16.6g丙酮的混合溶劑中，在45℃下加熱攪拌50小時，成為均勻溶液，加入如圖1所示裝置的料罐(1)中，靜置72小時脫泡。經(jīng)噴頭(2)成絲狀流出后，用于、濕氮氣吹掃，套上2個套筒(3)，使鑄膜液揮發(fā)時間約為4秒，干濕氮氣比例為2.4∶1，進入凝膠槽(4)初步成絲(6)，絲(6)用導向管(5)導出成卷，放入水儲進行完全凝膠。水浴凝膠72小時，自然晾得到的中空纖維膜氫氣透過速率為4.35×10-6cm3(STP)/cm2.sec.cmHg,αH2/N2=45.8。
實施例2結(jié)構(gòu)為
的聚酰亞胺粉末15g，加入27.2gN-甲基吡咯烷酮+16.6g丙酮的混合溶劑中，在45℃下加熱攪拌50小時，成為均勻溶液，加入如圖1所示裝置的料罐中，靜置72小時脫泡，套上2個套筒，使鑄膜液揮發(fā)時間約為4秒，干濕氮氣比例為2.4∶1，紡絲，水浴凝膠72小時，自然晾干，在烘箱中干燥，溫度100℃，得到的膜的氫氣透過速率為4.25×10-5cm3(STP)/cm2.sec.cmHg,αH2/N2=62。
實施例3結(jié)構(gòu)為
的聚酰亞胺粉末15g，加入27.2g N-甲基吡咯烷酮+16.6g丙酮的混合溶劑中，在45℃下加熱攪拌50小時，成為均勻溶液，加入如圖1所示裝置的料罐中，靜置72小時脫泡，套上2個套筒，使鑄膜液揮發(fā)時間約為4秒，干濕氮氣比例為2.4∶1，紡絲，水浴凝膠72小時，自然晾干，在真空烘箱中干燥，溫度100℃，得到的膜的氫氣透過速率為4.7×10-5cm3(STP)/cm2.sec.cmHg,αH2/N2=35。
實施例4結(jié)構(gòu)為
的聚酰亞胺粉末20g，加入44.7g N-甲基吡咯烷酮+10.1g丙酮+3.1g無水乙醇所配成的混合溶劑中，在40℃下加熱攪拌60小時，成為均勻溶液，加于圖1所示裝置的料罐中，靜置56小時脫泡，套上3個套筒，使鑄膜液揮發(fā)時間約為6秒，干濕氮氣比例為2.5∶1，紡絲，水浴凝膠72小時，自然晾干，所制得的膜的氫氣透過速率為1.1×10-4cm3(STP)/cm2.sec.cmHg,αH2/N2=60。
權(quán)利要求
1．一種聚酰亞胺不對稱中空纖維膜的制備，包括鑄膜液配制及成絲過程，其特征在于(1)鑄膜液配方如下(重量百分比)聚酰亞胺 15～35％低沸點有機溶劑 25～45％極性有機溶劑 30～60％其中低沸點有機溶劑選自丙酮、乙醚、正戊烷、氯仿之一到二種；極性有機溶劑選自N-甲基吡咯烷酮、無水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、甲酰呱啶之一到二種(2)成絲鑄膜液經(jīng)紡絲噴頭成絲后，用相對濕度在30～80％的氮氣吹掃，時間0.5～15秒，使溶劑揮發(fā)；再進行凝膠浴完成相轉(zhuǎn)化，凝膠液為水，水浴時間12～84小時。
2．按權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺不對稱中空纖維膜的制備，其特征在于所述聚酰亞胺為
其中，A可為-O-、-SO2-、-CO-、-S-、-C(CF3)3
等Z可為
(R=COOH,COOiBu)、
(R=OCH3,Cl)、-CH2-、-CO-、
3．按權(quán)利要求1、2所述的聚酰亞胺不對稱中空纖維膜的制備，其特征在于所述極性有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、無水乙醇；低沸點有機溶劑為丙酮、正戊烷、氯仿；前者與后者比例為2～3∶1。
全文摘要
一種聚酰亞胺不對稱中空纖維膜的制備,包括鑄膜液配制及成絲過程,其特征在于:(1)鑄膜液配方如下(重量百分比):聚酰亞胺15～35%,低沸點有機溶劑25～45%,極性有機溶劑30～60%;(2)成絲;鑄膜液經(jīng)紡絲噴頭成絲后,用相對濕度在30～80%的氮氣吹掃,時間0.5～15秒,使溶劑揮發(fā);再進行凝膠浴完成相轉(zhuǎn)化,凝膠液為水,水浴時間12～84小時。本發(fā)明操作簡單容易,成本低,且用其制得的產(chǎn)品穩(wěn)定性高,性能穩(wěn)定。
文檔編號B01D71/00GK1231941SQ9811391
公開日1999年10月20日 申請日期1998年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月16日
發(fā)明者劉桂香, 曹義鳴, 張?zhí)煸? 鄧麥村 申請人:中國科學院大連化學物理研究所