專利名稱：聚酰亞胺類微孔分離膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺類微孔分離膜的制備方法，主要采用了電子束輻照技術(shù)，屬輻射化學(xué)及高分子薄膜材料加工處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今世界能源、水資源短缺，水與環(huán)境污染日益嚴(yán)重的情況下，膜分離科學(xué)與技術(shù)的研究得到了世界各國的高度重視。在近三十年膜技術(shù)獲得了極其迅速的發(fā)展，已廣泛而有效的應(yīng)用于石油化工、制藥、生化、環(huán)境、能源、電子、冶金、輕工、食品、航天、海水(苦咸水)淡化、醫(yī)療保健等領(lǐng)域(特別是與節(jié)能、環(huán)境保護(hù)、水資源開發(fā)利用和再生關(guān)系極為密切)，形成了獨(dú)立的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
目前不同孔結(jié)構(gòu)的微孔分離膜的制備方法有以下幾種1、傳統(tǒng)制膜方法包括相轉(zhuǎn)化法、拉伸法等。通過相轉(zhuǎn)化法，可制造曲通孔結(jié)構(gòu)分離膜、海綿曲通孔結(jié)構(gòu)分離膜、指狀孔結(jié)構(gòu)分離膜、單皮層孔結(jié)構(gòu)膜、雙皮層孔結(jié)構(gòu)膜；拉伸制膜的基礎(chǔ)是結(jié)晶高聚物，高度定向的結(jié)晶高聚物在接近其熔點(diǎn)的溫度下被擠壓成膜，并以極快的速度拉伸，并經(jīng)過熱定型工藝固定聚合物的細(xì)縫網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)。
2、重離子或反應(yīng)堆碎片蝕刻法高分子膜經(jīng)重離子或反應(yīng)堆碎片轟擊，在高分子膜材料中形成許多與膜面垂直的反應(yīng)徑跡，在這些徑跡中的高分子鏈被打斷，高分子的結(jié)構(gòu)被破壞。然后用蝕刻劑腐蝕高分子膜，凡是產(chǎn)生反應(yīng)徑跡的部分被腐蝕掉，形成了具有一定孔徑，垂直于膜面的幾乎平行的圓柱形小孔。由于核孔膜具有孔徑和孔密度均勻性和精確性，且具有圓柱狀孔結(jié)構(gòu)，其過濾速率大、機(jī)械性能優(yōu)良和化學(xué)穩(wěn)定性良好，是一種性能優(yōu)異的過濾材料。
分離膜的孔結(jié)構(gòu)取決于膜的制備方法和工藝條件，而分離膜的分離性取決于膜的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也與膜材料和膜過程共同決定。核孔模和其它種類分離膜分離性能各相相同核徑跡蝕制作的分離膜的孔結(jié)構(gòu)具有孔徑均勻的垂直柱形的特點(diǎn)，雖然膜孔隙率只有百分之十幾，其分離效率和上面介紹的其它分離膜相當(dāng)；原因是核孔膜的厚只有5～15μm，小孔又垂直于膜面，液體在小孔中通過的路程極短，分離效率很高。其它分離膜的孔隙率很高(達(dá)60～70％)，有些膜的孔隙率甚至高達(dá)90％多，但這類膜的厚度達(dá)150μm左右，孔結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，孔路徑彎延曲折，造成液體通過路程很長，內(nèi)阻很大，分離速率并沒有因孔隙率高而提高。
核孔膜的孔徑均勻，分離效率高，但由于制造成本高，推廣應(yīng)用有較大的難度，且孔的分布沒有規(guī)整性，孔徑和膜面的夾角有時(shí)候會(huì)達(dá)30度，甚至造成重疊孔。針對核孔膜的這一現(xiàn)狀，我們提出用金屬多孔膜板覆蓋聚酰亞胺類高分子膜，并用電子束輻照裂解高分子材料，再經(jīng)腐蝕劑腐蝕，制成小孔相互平行的垂直多孔高分子分離膜，孔的分布具有規(guī)整性，形成陣列，且造價(jià)低廉。
目前尚未見到用模板掩蓋聚酰亞胺類高分子膜進(jìn)行電子束輻照，再通過蝕刻來制備的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微孔高分子聚酰亞胺分離膜的制備方法。本發(fā)明的又一目的是提供利用常規(guī)的電子加速器，在電子束輻照下加工處理高分子聚酰亞胺薄膜的工藝途徑。
本發(fā)明一種聚酰亞胺類微孔分離膜的制備方法，其特征在于具以以下的過程和步驟a.首先用去離子水H2SO4和K2Cr2O7的蝕刻混合溶液，其中H2SO4溶液的濃度為6～10mol/L，K2Cr2O7溶液的濃度為0.1～0.3mol/L；b.將具有微孔圖案的金屬模板覆蓋在高分子聚酰亞胺類薄膜上，然后采用常規(guī)的電子加速器，在該電子加速器所產(chǎn)生的電子束輻照下進(jìn)行輻照，其輻照劑量為600～1200KGy；c.將輻照后的聚酰亞胺類薄膜經(jīng)酸洗、堿洗前處理，然后將其浸入上述配制好的蝕刻混合溶液中；在60～90℃溫度下進(jìn)行蝕刻，控制蝕刻反應(yīng)的時(shí)間為5～10小時(shí)；d.將蝕刻好的聚酰亞胺類薄膜用去離子水清洗，然后放入干燥箱干燥；干燥后即可得到圖案排列規(guī)整、孔徑尺寸一致的高分子聚酰亞胺類微孔分離膜；其平均孔徑為20μm。
上述的高分子聚酰亞胺類薄膜包括有由聚酰胺酸合成的聚酰亞胺、聚酰胺酯合成的聚酰亞胺，以及由各種單體聚合而成的高分子聚酰亞胺薄膜；還包括有各種異構(gòu)的聚酰亞胺、含氟聚酰亞胺、含硅聚酰亞胺、含磷聚酰亞胺、樹枝狀及超支化聚酰亞胺等高分子薄膜。
本發(fā)明方法的特點(diǎn)如下(1)本發(fā)明方法利用普通常規(guī)的電子加速器，在常規(guī)常壓下通過電子加速器產(chǎn)生的高能電子束，對覆蓋有微孔模板的聚酰亞胺類高分子薄膜進(jìn)行輻照，再利用蝕刻液蝕刻高分子膜，使高分子膜上微孔圖案潛影顯現(xiàn)出來，其工藝流程簡單，生產(chǎn)周期短。用本發(fā)明方法制得的高分子微孔分離膜用作過濾裝置，其過濾效率很高。
(2)由于高分子聚酰亞胺膜上的微孔圖案是由模板復(fù)制而成，所以微孔高分子膜的圖案重復(fù)性好。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。
實(shí)施例1本實(shí)施例的工藝過程和步驟如下(1)首先用去離子水配制H2SO4和K2Cr2O7的蝕刻混合溶液，其中H2SO4溶液的濃度為8mol/L，K2Cr2O7溶液的濃度為0.2mol/L；(2)將具有微孔圖案的金屬模板覆蓋在高分子聚酰亞胺類薄膜上，然后采用常規(guī)的電子加速器，在該電子加速器所產(chǎn)生的電子束輻照下進(jìn)行輻照，其輻照劑量為900KGy；(3)將輻照后的聚酰亞胺類薄膜經(jīng)酸洗、堿洗前處理，然后將其浸入上述配制好的蝕刻混合溶液中；在90℃溫度下進(jìn)行蝕刻，控制蝕刻反應(yīng)的時(shí)間為9小時(shí)；(4)將蝕刻好的聚酰亞胺類薄膜用去離子水清洗，然后放入干燥箱干燥；干燥后即可得到圖案排列規(guī)整、孔徑尺寸一致的高分子聚酰亞胺類微孔分離膜；其平均孔徑為20μm。
本實(shí)施例中采用的高分子聚酰亞胺薄膜為由各種單體聚合而成的高分子聚酰亞胺薄膜。
權(quán)利要求
1.一種聚酰亞胺類微孔分離膜的制備方法，其特征在于具以以下的過程和步驟a.首先用去離子水H2SO4和K2Cr2O7的蝕刻混合溶液，其中H2SO4溶液的濃度為6～10mol/L，K2Cr2O7溶液的濃度為0.1～0.3mol/L；b.將具有微孔圖案的金屬模板覆蓋在高分子聚酰亞胺類薄膜上，然后采用常規(guī)的電子加速器，在該電子加速器所產(chǎn)生的電子束輻照下進(jìn)行輻照，其輻照劑量為600～1200KGy；c.將輻照后的聚酰亞胺類薄膜經(jīng)酸洗、堿洗前處理，然后將其浸入上述配制好的蝕刻混合溶液中；在60～90℃溫度下進(jìn)行蝕刻，控制蝕刻反應(yīng)的時(shí)間為5～10小時(shí)；d.將蝕刻好的聚酰亞胺類薄膜用去離子水清洗，然后放入干燥箱干燥；干燥后即可得到圖案排列規(guī)整、孔徑尺寸一致的高分子聚酰亞胺類微孔分離膜；其平均孔徑為20μm。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聚酰亞胺類微孔分離膜的制備方法，其特征在于所述的高分子聚酰亞胺類薄膜包括有由聚酰胺酸合成的聚酰亞胺、聚酰胺酯合成的聚酰亞胺，以及由各種單體聚合而成的高分子聚酰亞胺薄膜；還包括有各種異構(gòu)的聚酰亞胺、含氟聚酰亞胺、含硅聚酰亞胺、含磷聚酰亞胺、樹枝狀及超支化聚酰亞胺等高分子薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用電子束輻照劑量聚酰亞胺類微孔分離膜的方法，屬輻射化學(xué)及高分子薄膜加工處理技為領(lǐng)域。本發(fā)明方法以各種單體聚合而成的聚酰亞胺類薄膜為主要膜材料，在其上覆蓋好具有微孔圖案的金屬模板，采用常規(guī)電子加速器所產(chǎn)生的高能電子束進(jìn)行輻照；其輻照劑量為600～1200KGy；然后將其浸入由H
文檔編號(hào)B01D67/00GK101053786SQ20071003994
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
發(fā)明者周瑞敏, 吳新鋒, 郝旭峰, 周菲, 王智濤, 貴舜延, 鄧邦俊 申請人:上海大學(xué)