专利名称：聚酰亚胺类微孔分离膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚酰亚胺类微孔分离膜的制备方法，主要采用了电子束辐照技术，属辐射化学及高分子薄膜材料加工处理技术领域。
背景技术：
在当今世界能源、水资源短缺，水与环境污染日益严重的情况下，膜分离科学与技术的研究得到了世界各国的高度重视。在近三十年膜技术获得了极其迅速的发展，已广泛而有效的应用于石油化工、制药、生化、环境、能源、电子、冶金、轻工、食品、航天、海水(苦咸水)淡化、医疗保健等领域(特别是与节能、环境保护、水资源开发利用和再生关系极为密切)，形成了独立的高新技术产业。
目前不同孔结构的微孔分离膜的制备方法有以下几种1、传统制膜方法包括相转化法、拉伸法等。通过相转化法，可制造曲通孔结构分离膜、海绵曲通孔结构分离膜、指状孔结构分离膜、单皮层孔结构膜、双皮层孔结构膜；拉伸制膜的基础是结晶高聚物，高度定向的结晶高聚物在接近其熔点的温度下被挤压成膜，并以极快的速度拉伸，并经过热定型工艺固定聚合物的细缝网络孔结构。
2、重离子或反应堆碎片蚀刻法高分子膜经重离子或反应堆碎片轰击，在高分子膜材料中形成许多与膜面垂直的反应径迹，在这些径迹中的高分子链被打断，高分子的结构被破坏。然后用蚀刻剂腐蚀高分子膜，凡是产生反应径迹的部分被腐蚀掉，形成了具有一定孔径，垂直于膜面的几乎平行的圆柱形小孔。由于核孔膜具有孔径和孔密度均匀性和精确性，且具有圆柱状孔结构，其过滤速率大、机械性能优良和化学稳定性良好，是一种性能优异的过滤材料。
分离膜的孔结构取决于膜的制备方法和工艺条件，而分离膜的分离性取决于膜的结构，当然也与膜材料和膜过程共同决定。核孔模和其它种类分离膜分离性能各相相同核径迹蚀制作的分离膜的孔结构具有孔径均匀的垂直柱形的特点，虽然膜孔隙率只有百分之十几，其分离效率和上面介绍的其它分离膜相当；原因是核孔膜的厚只有5～15μm，小孔又垂直于膜面，液体在小孔中通过的路程极短，分离效率很高。其它分离膜的孔隙率很高(达60～70％)，有些膜的孔隙率甚至高达90％多，但这类膜的厚度达150μm左右，孔结构非常复杂，孔路径弯延曲折，造成液体通过路程很长，内阻很大，分离速率并没有因孔隙率高而提高。
核孔膜的孔径均匀，分离效率高，但由于制造成本高，推广应用有较大的难度，且孔的分布没有规整性，孔径和膜面的夹角有时候会达30度，甚至造成重叠孔。针对核孔膜的这一现状，我们提出用金属多孔膜板覆盖聚酰亚胺类高分子膜，并用电子束辐照裂解高分子材料，再经腐蚀剂腐蚀，制成小孔相互平行的垂直多孔高分子分离膜，孔的分布具有规整性，形成阵列，且造价低廉。
目前尚未见到用模板掩盖聚酰亚胺类高分子膜进行电子束辐照，再通过蚀刻来制备的相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种微孔高分子聚酰亚胺分离膜的制备方法。本发明的又一目的是提供利用常规的电子加速器，在电子束辐照下加工处理高分子聚酰亚胺薄膜的工艺途径。
本发明一种聚酰亚胺类微孔分离膜的制备方法，其特征在于具以以下的过程和步骤a.首先用去离子水H2SO4和K2Cr2O7的蚀刻混合溶液，其中H2SO4溶液的浓度为6～10mol/L，K2Cr2O7溶液的浓度为0.1～0.3mol/L；b.将具有微孔图案的金属模板覆盖在高分子聚酰亚胺类薄膜上，然后采用常规的电子加速器，在该电子加速器所产生的电子束辐照下进行辐照，其辐照剂量为600～1200KGy；c.将辐照后的聚酰亚胺类薄膜经酸洗、碱洗前处理，然后将其浸入上述配制好的蚀刻混合溶液中；在60～90℃温度下进行蚀刻，控制蚀刻反应的时间为5～10小时；d.将蚀刻好的聚酰亚胺类薄膜用去离子水清洗，然后放入干燥箱干燥；干燥后即可得到图案排列规整、孔径尺寸一致的高分子聚酰亚胺类微孔分离膜；其平均孔径为20μm。
上述的高分子聚酰亚胺类薄膜包括有由聚酰胺酸合成的聚酰亚胺、聚酰胺酯合成的聚酰亚胺，以及由各种单体聚合而成的高分子聚酰亚胺薄膜；还包括有各种异构的聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺、含硅聚酰亚胺、含磷聚酰亚胺、树枝状及超支化聚酰亚胺等高分子薄膜。
本发明方法的特点如下(1)本发明方法利用普通常规的电子加速器，在常规常压下通过电子加速器产生的高能电子束，对覆盖有微孔模板的聚酰亚胺类高分子薄膜进行辐照，再利用蚀刻液蚀刻高分子膜，使高分子膜上微孔图案潜影显现出来，其工艺流程简单，生产周期短。用本发明方法制得的高分子微孔分离膜用作过滤装置，其过滤效率很高。
(2)由于高分子聚酰亚胺膜上的微孔图案是由模板复制而成，所以微孔高分子膜的图案重复性好。
具体实施例方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例1本实施例的工艺过程和步骤如下(1)首先用去离子水配制H2SO4和K2Cr2O7的蚀刻混合溶液，其中H2SO4溶液的浓度为8mol/L，K2Cr2O7溶液的浓度为0.2mol/L；(2)将具有微孔图案的金属模板覆盖在高分子聚酰亚胺类薄膜上，然后采用常规的电子加速器，在该电子加速器所产生的电子束辐照下进行辐照，其辐照剂量为900KGy；(3)将辐照后的聚酰亚胺类薄膜经酸洗、碱洗前处理，然后将其浸入上述配制好的蚀刻混合溶液中；在90℃温度下进行蚀刻，控制蚀刻反应的时间为9小时；(4)将蚀刻好的聚酰亚胺类薄膜用去离子水清洗，然后放入干燥箱干燥；干燥后即可得到图案排列规整、孔径尺寸一致的高分子聚酰亚胺类微孔分离膜；其平均孔径为20μm。
本实施例中采用的高分子聚酰亚胺薄膜为由各种单体聚合而成的高分子聚酰亚胺薄膜。
权利要求
1.一种聚酰亚胺类微孔分离膜的制备方法，其特征在于具以以下的过程和步骤a.首先用去离子水H2SO4和K2Cr2O7的蚀刻混合溶液，其中H2SO4溶液的浓度为6～10mol/L，K2Cr2O7溶液的浓度为0.1～0.3mol/L；b.将具有微孔图案的金属模板覆盖在高分子聚酰亚胺类薄膜上，然后采用常规的电子加速器，在该电子加速器所产生的电子束辐照下进行辐照，其辐照剂量为600～1200KGy；c.将辐照后的聚酰亚胺类薄膜经酸洗、碱洗前处理，然后将其浸入上述配制好的蚀刻混合溶液中；在60～90℃温度下进行蚀刻，控制蚀刻反应的时间为5～10小时；d.将蚀刻好的聚酰亚胺类薄膜用去离子水清洗，然后放入干燥箱干燥；干燥后即可得到图案排列规整、孔径尺寸一致的高分子聚酰亚胺类微孔分离膜；其平均孔径为20μm。
2.如权利要求1所述的一种聚酰亚胺类微孔分离膜的制备方法，其特征在于所述的高分子聚酰亚胺类薄膜包括有由聚酰胺酸合成的聚酰亚胺、聚酰胺酯合成的聚酰亚胺，以及由各种单体聚合而成的高分子聚酰亚胺薄膜；还包括有各种异构的聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺、含硅聚酰亚胺、含磷聚酰亚胺、树枝状及超支化聚酰亚胺等高分子薄膜。
全文摘要
本发明涉及一种用电子束辐照剂量聚酰亚胺类微孔分离膜的方法，属辐射化学及高分子薄膜加工处理技为领域。本发明方法以各种单体聚合而成的聚酰亚胺类薄膜为主要膜材料，在其上覆盖好具有微孔图案的金属模板，采用常规电子加速器所产生的高能电子束进行辐照；其辐照剂量为600～1200KGy；然后将其浸入由H
文档编号B01D67/00GK101053786SQ20071003994
公开日2007年10月17日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者周瑞敏, 吴新锋, 郝旭峰, 周菲, 王智涛, 贵舜延, 邓邦俊 申请人:上海大学