一种芳香族聚酰胺膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种芳香族聚酰胺膜的制备方法，属于膜分离领域和新材料领域。一种芳香族聚酰胺膜的制备方法所述方法包括铸膜液的制备、芳香族聚酰胺膜制备的步骤，其中，所述铸膜液的制备步骤如下：将无机盐和有机溶剂进行混合，得到混合溶剂，然后向混合溶剂中加入芳香族聚酰胺，溶解搅拌均匀得到聚合物溶液；采用浊点滴定法向聚合物溶液中逐滴加入助溶剂，确定助溶剂的添加量在该聚合物溶液中的上限，并计算邻近比α＝0.01～0.99时助溶剂占铸膜液的质量分数，根据计算所得值配置铸膜液。本发明专利技术提出的制备方法，工艺简单、易于操作，经过孔结构调控后的膜具有良好的渗透和分离性能，在膜分离和水处理领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种芳香族聚酰胺膜的制备方法
本专利技术涉及一种芳香族聚酰胺膜的制备方法，属于膜分离领域和新材料领域。
技术介绍
作为21世纪高新技术之一的膜分离技术，与传统的分离技术相比，具有绿色、高效、节能、过程简单、操作方便等优点，已广泛应用在于石油、化工、食品、医药、生物、环保、能源、水处理等领域。膜分离的技术核心是膜材料，目前对于膜材料的研究趋势是寻找和开发耐高温、耐酸碱、抗氧化、耐污染、高通量和高截留率的高性能膜材料。芳香族聚酰胺是一种合成高分子材料，其分子间存在强氢键作用，分子中存在大量酰胺键，具有优良的热稳定性、化学稳定性、耐高温、耐酸碱、亲水性好等优点，在膜分离和水处理领域表现出广泛的应用前景和发展潜力。芳香族聚酰胺膜的制备方法主要为非溶剂相转化法，但是目前制备的芳香族聚酰胺膜存在较多大孔结构，导致膜在高压或者长期的使用过程中容易出现孔结构的变形或者坍塌，严重影响了膜的分离性能和使用寿命。为了使芳香族聚酰胺膜具有优良分离性能，研究开发具有丰富海绵状孔和直通的指状孔的芳香族聚酰胺膜，对于推动芳香族聚酰胺膜材料在膜分离和水处理领域的发展具有重要意义。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种芳香族聚酰胺膜的制备方法。所述方法是以无机盐和助溶剂作为混合添加剂制备芳香族聚酰膜并对芳香族聚酰胺膜的孔结构进行调控的方法。在无机盐和助溶剂的共同作用下，芳香族聚酰胺膜具有丰富的海绵状孔和垂直的指状孔结构，同时膜的分离性能提高。一种芳香族聚酰胺膜的制备方法，所述方法包括铸膜液的制备、芳香族聚酰胺膜制备的步骤，其中，所述铸膜液的制备步骤如下：将无机盐和有机溶剂进行混合，得到混合溶剂，然后向混合溶剂中加入芳香族聚酰胺，溶解搅拌均匀得到聚合物溶液，其中芳香族聚酰胺在聚合物溶液中的浓度为1wt.％～50wt.％；采用浊点滴定法向聚合物溶液中逐滴加入助溶剂，确定助溶剂的添加量在该聚合物溶液中的上限，并计算邻近比α＝0.01～0.9时助溶剂占铸膜液的质量分数，根据计算所得值配置铸膜液。本专利技术所述“浊点滴定法”按下述方法进行：首先配置“有机溶剂/无机盐/芳香族聚酰胺”聚合物溶液，并保持聚合物溶液温度在25℃的恒温状态，搅拌下向溶液中逐滴加入助溶剂，在滴定过程中保证前一滴助溶剂完全溶解并且溶液为澄清状态后进行继续滴加，直至加入最后一滴助溶剂后聚合物溶液变浑浊并且搅拌1h后溶液仍为浑浊状态，即认为此时达到浊点，此时，助溶剂的添加量为其在聚合物溶液中的上限。本专利技术所述“邻近比α”定义如下：本专利技术中WNS和WS分别为助溶剂和有机溶剂占芳香族聚酰胺、无机盐、有机溶剂和助溶剂总重量的的质量分数。当α＝1时，为铸膜液相分离的临界凝胶点。临近比α反映了铸膜液相对于浊点曲线的相对位置，决定了铸膜液的热力学状态并强烈的支配着膜结构的变化。本专利技术所述铸膜液按下述方法配置所得：将无机盐和有机溶剂进行混合，得到混合溶剂，然后向混合溶剂中加入芳香族聚酰胺，溶解搅拌均匀得到聚合物溶液，其中无机盐、芳香族聚酰胺、有机溶剂在聚合物溶液中的浓度分别为A％、B％、C％；采用浊点滴定法向聚合物溶液中逐滴加入助溶剂，确定助溶剂的添加量在该聚合物溶液中的上限，根据上述公式(1)计算获得所需临近比铸膜液中助溶剂的质量分数WNS，然后配置铸膜液，所配置的铸膜液各组分占芳香族聚酰胺、无机盐、有机溶剂和助溶剂总重量的的质量分数分别为：无机盐A％；芳香族聚酰胺B％、有机溶剂C％-WNS、助溶剂WNS。以下述溶液为例：配置100g聚合物溶液，其中包含35g芳香族聚酰胺(浓度35％)、10g无机盐(浓度10％)和55g有机溶剂(浓度55％)；向其中滴定助溶剂水，确定水的添加量在聚合物溶液中的上限为9.17g，则在浊点条件下：WNS浊点＝9.17g/(100+9.17)g＝8.4％；WS浊点＝55g/(100+9.17)g＝50.4％；(WNS/WS)浊点＝8.4％/50.4％＝1.6667根据公式(1)计算如α＝0.1时铸膜液0.1＝[WNS铸膜液/(1-WNS铸膜液-35％-10％]/1.6667计算所得WNS铸膜液＝0.9％，最终配置α＝0.1的铸膜液：配置100g铸膜液，其中包含35g芳香族聚酰胺(浓度35％)、10g无机盐(浓度10％)和54.1g有机溶剂(浓度54.1％)和0.9g水(浓度0.9％)。本专利技术所述芳香族聚酰胺膜的制备方法优选地，将无机盐和有机溶剂进行混合，得到混合溶剂；然后向混合溶剂中加入芳香族聚酰胺，溶解搅拌均匀得到聚合物溶液，其中芳香族聚酰胺在聚合物溶液中的浓度为5wt.％～35wt.％，无机盐在聚合物溶液中的浓度为1wt.％～30wt.％；然后采用浊点滴定法向聚合物溶液中逐滴滴加助溶剂，确定助溶剂的添加量在该聚合物溶液中的上限，并计算邻近比α＝0.1～0.9时助溶剂占铸膜液的质量分数，根据计算所得值配置铸膜液。进一步优选地，将无机盐和有机溶剂进行混合，得到混合溶剂；然后向混合溶剂中加入芳香族聚酰胺，溶解搅拌均匀得到聚合物溶液，其中芳香族聚酰胺在聚合物溶液中的浓度为10wt.％～25wt.％，无机盐在聚合物溶液中的浓度为5wt.％～20wt.％；然后采用浊点滴定法向聚合物溶液中逐滴滴加助溶剂，确定助溶剂的添加量在该聚合物溶液中的上限，并计算邻近比α＝0.1～0.9时助溶剂占铸膜液的质量分数，根据计算所得值配置铸膜液。进一步地，本专利技术所述无机盐为氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)、氯化铝(AlCl3)、氯化锂(LiCl)、氯化钙(CaCl2)、氯化镁(MgCl2)、氯化锌(ZnCl2)、氯化铁(FeCl3)、硫酸钠(Na2SO4)中的一种。进一步地，本专利技术所述助溶剂为水、甲醇、乙醇、乙醛、丙醇、正丁醇、异丁醇、丙酮中的一种。进一步地，本专利技术所述有机溶剂为二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、氮甲基吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃、氯仿、二甲基亚砜(DMSO)、甲苯中的一种。进一步地，本专利技术所述芳香族聚酰胺为间位芳香族聚酰胺(PMIA)、对位芳香族聚酰胺(PPTA)或聚对苯甲酰胺(PBA)中的一种。进一步的，本专利技术所述芳香族聚酰胺膜为平板膜或中空纤维膜中的一种。本专利技术所述芳香族聚酰胺膜的制备方法中，优选所述芳香族聚酰胺膜制备的步骤为：平板膜：常温下，将脱泡处理后铸膜液在平板上进行刮膜，刮膜厚度为100～500um，得初始膜；将初始膜在空气中溶剂蒸发0～180s，浸入温度为10～80℃的凝胶浴中进行相转化使其固化成膜，得到芳香族聚酰胺平板膜；中空纤维膜：将脱泡处理后的铸膜液加压通过喷丝头挤出纺丝，纺丝速度为0.5～1.0m/min，纺丝温度为50～80℃，得初始膜；将初始膜在空气中进行溶剂蒸发0～180s，然后浸入温度为10～80℃的凝胶浴中进行相转化使其固化成膜，得到芳香族聚酰胺中空纤维膜。上述技术方案中，所述“脱泡处理”是将铸膜液在常温、真空条件下进行脱泡处理。上述技术方案中，优选助溶剂的添加量为α＝0.1～0.9。上述技术方案中，优选刮膜厚度为100～300um。上述技术方案中，优选初始膜在空气中的蒸发时间为10～90s。上述技术方案中，凝胶浴为乙醇、水或者乙醇的水溶液。上述技术方案中，优选凝胶浴温度为15～50℃。本专利技术所述芳香族本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芳香族聚酰胺膜的制备方法，其特征在于：所述方法包括铸膜液的制备、芳香族聚酰胺膜制备的步骤，其中，所述铸膜液的制备步骤如下：将无机盐和有机溶剂进行混合，得到混合溶剂，然后向混合溶剂中加入芳香族聚酰胺，溶解搅拌均匀得到聚合物溶液，其中芳香族聚酰胺在聚合物溶液中的浓度为1wt.％～50wt.％；采用浊点滴定法向聚合物溶液中逐滴加入助溶剂，确定助溶剂的添加量在该聚合物溶液中的上限，并计算邻近比α＝0.01～0.99时助溶剂占铸膜液的质量分数，根据计算所得值配置铸膜液。

【技术特征摘要】
1.一种芳香族聚酰胺膜的制备方法，其特征在于：所述方法包括铸膜液的制备、芳香族聚酰胺膜制备的步骤，其中，所述铸膜液的制备步骤如下：将无机盐和有机溶剂进行混合，得到混合溶剂，然后向混合溶剂中加入芳香族聚酰胺，溶解搅拌均匀得到聚合物溶液，其中芳香族聚酰胺在聚合物溶液中的浓度为1wt.％～50wt.％；采用浊点滴定法向聚合物溶液中逐滴加入助溶剂，确定助溶剂的添加量在该聚合物溶液中的上限，并计算邻近比α＝0.01～0.99时助溶剂占铸膜液的质量分数，根据计算所得值配置铸膜液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将无机盐和有机溶剂进行混合，得到混合溶剂；然后向混合溶剂中加入芳香族聚酰胺，溶解搅拌均匀得到聚合物溶液，其中芳香族聚酰胺在聚合物溶液中的浓度为5wt.％～35wt.％，无机盐在聚合物溶液中的浓度为1wt.％～30wt.％；然后采用浊点滴定法向聚合物溶液中逐滴滴加助溶剂，确定助溶剂的添加量在该聚合物溶液中的上限，并计算邻近比α＝0.1～0.9时助溶剂占铸膜液的质量分数，根据计算所得值配置铸膜液。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将无机盐和有机溶剂进行混合，得到混合溶剂；然后向混合溶剂中加入芳香族聚酰胺，溶解搅拌均匀得到聚合物溶液，其中芳香族聚酰胺在聚合物溶液中的浓度为10wt.％～25wt.％，无机盐在聚合物溶液中的浓度为5wt.％～20wt.％；然后采用浊点滴定法向聚合物溶液中逐滴滴加助溶剂，确定助溶剂的添加量在该聚合物溶液中的上限，并计算邻近比α＝0.1～0.9时助溶剂占铸膜液的质量分数，根据计算所得值配置铸膜液。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琳，司会芳，王同华，杨文华，宋西全，
申请(专利权)人：大连理工大学，烟台泰和新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21