專利名稱：一種聚酰亞胺中空纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺中空纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
聚酰亞胺是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)的一類聚合物，它是目前已經(jīng)工業(yè)化的高分子材料中綜合性能十分優(yōu)越的品種，已廣泛應(yīng)用于航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領(lǐng)域。而由聚酰亞胺中空纖維制成的氣體分離膜對(duì)H2、CO2和A具有很高的氣體透過(guò)率和選擇性，特別是它對(duì)吐的高透過(guò)性可以用于制備高純度H2,因此，由這種聚酰亞胺中空纖維制成的高分子氣體分離膜，即聚酰亞胺分離膜，其在航天領(lǐng)域具有潛在的巨大應(yīng)用前景。目前市場(chǎng)上用的高分子膜主要有用于脫除天然氣中(X)2的醋酸纖維膜和用于空氣分離的聚砜膜，與這兩種高分子膜相比，聚酰亞胺分離膜具有更加優(yōu)越的高透過(guò)率和高選擇性。但多數(shù)聚酰亞胺高分子難以溶解，無(wú)法用聚酰亞胺原液直接進(jìn)行紡絲，因此多采用兩步法，即先將聚酰亞胺的前體(聚酰胺酸)進(jìn)行紡絲，然后將所得到的聚酰胺酸原絲進(jìn)行高溫或化學(xué)處理，使之亞胺化，從而得到聚酰亞胺纖維。由上述兩步法制得的聚酰亞胺纖維， 由于后期的熱環(huán)化或化學(xué)環(huán)化破壞了前期紡絲過(guò)程中聚酰亞胺所形成的取向結(jié)構(gòu)，因此， 聚酰亞胺纖維的某些性能有所下降。對(duì)于少數(shù)可溶性聚酰亞胺，可以采用一步法進(jìn)行纖維紡絲，該法有利于保持聚酰亞胺的超分子結(jié)構(gòu)，但通常采用甲酚、對(duì)氯苯酚等酚類溶劑，不僅毒性大，而且溶劑在纖維中的殘留較多，難以徹底去除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能保持優(yōu)良性能、纖維中毒素殘留少且毒素易清除的一種聚酰亞胺中空纖維的制備方法。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種聚酰亞胺中空纖維的制備方法， 包括以下步驟(一)將聚酰亞胺溶解于二甲基亞砜或N，N—二甲基甲酰胺或N—甲基一2吡咯烷酮或四氫呋喃或丙酮中的任意一種溶劑中，配制質(zhì)量百分濃度為7% 1 的聚酰亞胺紡絲原液，待聚酰亞胺完全溶解后進(jìn)行脫泡過(guò)濾；(二)以聚氧化乙烯或聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一種為致孔劑，以甲醇或乙醇為溶劑配置質(zhì)量百分濃度為12% 24%的芯液；(三)調(diào)節(jié)芯液流量為0. 2 0. 8L/h，干紡程的距離為4 8cm，將第一步中得到的聚酰亞胺紡絲原液經(jīng)紡絲機(jī)采用干噴濕紡的紡絲方法制得粗品聚酰亞胺中空纖維；(四)將粗品聚酰亞胺中空纖維在醇水凝固浴中冷卻；(五)將冷卻后的粗品聚酰亞胺中空纖維用濾紙包好，以蒸餾水為抽提劑，沸騰回流M小時(shí)，以徹底除去殘留的致孔劑及溶劑后取出，在烘箱中干燥至恒重，得到純凈的聚酰亞胺中空纖維。進(jìn)一步地，前述的一種聚酰亞胺中空纖維的制備方法，其中，所述的醇水凝固浴中醇與水的體積比為1/4 4/1，凝固浴的溫度范圍為20°C 30°C，所述的醇水凝固浴中的醇為甲醇或乙醇。進(jìn)一步地，前述的一種聚酰亞胺中空纖維的制備方法，其中，所述的聚氧化乙烯或聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮的摩爾質(zhì)量范圍在1000 2000 g/mol。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用一步法直接通過(guò)干噴濕紡方法制備聚酰亞胺中空纖維，完好保持了聚酰亞胺中空纖維的優(yōu)良性能，且采用低毒易去除的有機(jī)溶劑，能將成品聚酰亞胺中空纖維中的毒素降至最低；所得聚酰亞胺中空纖維的孔隙率約為52 68%。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)介紹。實(shí)施例一將聚酰亞胺溶于NMP(N_甲基-2-吡咯烷酮)中配成質(zhì)量百分濃度為7% 的聚酰亞胺紡絲原液，放置一天待聚酰亞胺完全溶解后過(guò)濾并真空脫泡；將致孔劑PEG (聚乙二醇，Mn=6000g/mol)溶于甲醇中制成質(zhì)量百分濃度為1 的芯液，控制芯液流量為0. 2L/ h，調(diào)節(jié)干紡程距離為8cm，將過(guò)濾并真空脫泡后的紡絲原液經(jīng)紡絲機(jī)進(jìn)行干噴濕紡制得粗品聚酰亞胺中空纖維，將粗品聚酰亞胺中空纖維在溫度為20°C、由甲醇制得的醇水體積比為1/4的凝固浴中冷卻，將冷卻后的粗品聚酰亞胺中空纖維用濾紙包好，以蒸餾水為抽提齊U，沸騰回流M小時(shí)，以徹底除去殘留的致孔劑及溶劑后取出，在烘箱中干燥至恒重，得到純凈的成品聚酰亞胺中空纖維。經(jīng)測(cè)定，該中空纖維的孔隙率為52%，水通量為0. 0301m3/ m2. h0實(shí)施例二 將聚酰亞胺溶于DMSO (二甲基亞砜)中配成質(zhì)量百分濃度為10%的聚酰亞胺紡絲原液，放置一天待聚酰亞胺完全溶解后過(guò)濾并真空脫泡；將PEO (聚氧化乙烯， Mn=5000g/mol)溶于中甲醇制成質(zhì)量百分濃度為16%的芯液，控制芯液流量為0. 5L/h，調(diào)節(jié)干紡程距離為6cm，將過(guò)濾脫泡后的聚酰亞胺紡絲原液經(jīng)紡絲機(jī)進(jìn)行干噴濕紡制得粗品聚酰亞胺中空纖維，所得粗品聚酰亞胺中空纖維在溫度為對(duì)！、由甲醇制得的醇水體積比為1/1的凝固浴中冷卻，將冷卻后的粗品聚酰亞胺中空纖維用濾紙包好，以蒸餾水為抽提齊U，沸騰回流M小時(shí)，以徹底除去殘留的致孔劑及溶劑后取出，在烘箱中干燥至恒重，得到純凈的成品聚酰亞胺中空纖維。經(jīng)測(cè)定，該中空纖維的孔隙率為59%，水通量為0. 0337m3/ m2. h0實(shí)施例三將聚酰亞胺溶于DMF(N，N—二甲基甲酰胺)中配成質(zhì)量百分濃度為12% 的聚酰亞胺紡絲原液，放置1天待聚酰亞胺完全溶解后過(guò)濾并真空脫泡；將PVP (聚乙烯吡咯烷酮，Mn=6200g/mol)溶于乙醇中制成質(zhì)量百分濃度為24%的芯液，控制芯液流量為0. 8L/ h，調(diào)節(jié)干紡程距離為如m，將脫泡后的紡絲原液經(jīng)紡絲機(jī)進(jìn)行干噴濕紡制得粗品聚酰亞胺中空纖維，所得粗品聚酰亞胺中空纖維在溫度為30°C、由乙醇制得的醇水體積比為4/1的凝固浴中冷卻，將冷卻后的粗品聚酰亞胺中空纖維用濾紙包好，以蒸餾水為抽提劑，沸騰回流M小時(shí)，以徹底除去殘留的致孔劑及溶劑后取出，在烘箱中干燥至恒重，得到純凈的成品聚酰亞胺中空纖維。經(jīng)測(cè)定，該中空纖維的孔隙率為68%，水通量為0. 0395m3/m2. h。
權(quán)利要求
1.一種聚酰亞胺中空纖維的制備方法，包括以下步驟(一)將聚酰亞胺溶解于二甲基亞砜或N，N—二甲基甲酰胺或N—甲基一2吡咯烷酮或四氫呋喃或丙酮中的任意一種溶劑中，配制質(zhì)量百分濃度為7% 12%的聚酰亞胺紡絲原液，待聚酰亞胺完全溶解后進(jìn)行脫泡過(guò)濾；(二)以聚氧化乙烯或聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一種為致孔劑，以甲醇或乙醇為溶劑配置質(zhì)量百分濃度為1 24%的芯液；(三)調(diào)節(jié)芯液流量為0. 2 0. 8L/h，干紡程的距離為4 8cm，將第一步中得到的聚酰亞胺紡絲原液經(jīng)紡絲機(jī)采用干噴濕紡的紡絲方法制得粗品聚酰亞胺中空纖維；(四)將粗品聚酰亞胺中空纖維在醇水凝固浴中冷卻； (五)將冷卻后的粗品聚酰亞胺中空纖維用濾紙包好，以蒸餾水為抽提劑，沸騰回流M小時(shí)， 以徹底除去殘留的致孔劑及溶劑后取出，在烘箱中干燥至恒重，得到純凈的成品聚酰亞胺中空纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚酰亞胺中空纖維的制備方法，其特征在于所述的醇水凝固浴中醇與水的體積比為1/4 4/1，凝固浴的溫度范圍為20°C 30°C，所述的醇水凝固浴中的醇為甲醇或乙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種聚酰亞胺中空纖維的制備方法，其特征在于所述的聚氧化乙烯或聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮的摩爾質(zhì)量范圍在1000 2000 g/mol。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚酰亞胺中空纖維的制備方法，包括(一)將聚酰亞胺溶解于DMSO或DMF或NMP或THF或丙酮中的任意一種溶劑中配制質(zhì)量百分濃度為7%～12%的聚酰亞胺紡絲原液，待其完全溶解后進(jìn)行脫泡過(guò)濾；(二)以PEO或PEG或PVP中的任意一種為致孔劑，以甲醇或乙醇為溶劑配置質(zhì)量百分濃度為12%～24%的芯液；(三)調(diào)節(jié)芯液流量為0.2～0.8L/h，干紡程的距離為4～8cm，將第一步中得到的原液經(jīng)紡絲機(jī)采用干噴濕紡的方法制得粗品聚酰亞胺中空纖維；(四)將粗品聚酰亞胺中空纖維冷卻；(五)將冷卻后的粗品聚酰亞胺中空纖維經(jīng)萃取抽提后干燥至恒重，得到成品聚酰亞胺中空纖維。
文檔編號(hào)B01D71/56GK102527264SQ20121004047
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者何庭清, 劉河洲, 康紅梅, 張菊, 李華, 陶文燕 申請(qǐng)人:蘇州樂(lè)華新材料有限公司