一種聚酰亞胺微孔膜及其生產方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚酰亞胺微孔膜，包括基膜層，所述基膜層是由聚酰亞胺制成，所述基膜層內設置有貫穿基膜層的微孔；本發(fā)明公開的生產方法，包括輻照、敏化、蝕刻等步驟；聚酰亞胺（PI）是目前所有高分子材料中耐溫性能最好的材料，是唯一可以在300℃長期使用能保持較好機械強度的高分子材料。采用本發(fā)明的生產方法制備的微孔膜孔徑規(guī)則，可很好地控制孔徑的均一性和膜面上微孔的均勻性和膜的整體性，不易于掉渣。制成的聚酰亞胺微孔膜，在能源、食品、衛(wèi)生、環(huán)保、納米技術、檢測、科研等領域具有廣泛的應用前景。
【專利說明】一種聚酰亞胺微孔膜及其生產方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型微孔膜及其制備方法。

【背景技術】
[0002]目前使用的PE、PP、PET、PTFE等高分子材料，采用相轉換法、拉伸法和電紡纖維法制作微孔膜，已廣泛應用于能源、食品、衛(wèi)生、環(huán)保、納米技術、檢測、科研等領域。隨著科技的發(fā)展，對高分子微孔膜的光、熱、電、力學、化學性能提出了更高的要求。原有的材料及微孔膜制備工藝滿足不了新的高力學性能、耐高溫的要求。PI電紡法制備纖維膜，孔徑為迷宮式、無規(guī)則，難以控制孔徑的均一性和膜面上微孔的均勻性和膜的整體性，易于掉渣。聚酰亞胺(PI)薄膜是目前所有高分子材料中力學性能和耐高溫性能最好的材料。性能優(yōu)異的聚酰亞胺(PI)微孔膜可以解決其它材料無法克服的難題。


【發(fā)明內容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的一個目的是提供一種微孔膜，該微孔膜具有熱穩(wěn)定性優(yōu)異、耐化學腐蝕性能良好、電絕緣性和機械性能好等特點。
[0004]本發(fā)明的第二個目的是要提供一種該微孔膜的生產方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種微孔膜，包括基膜層，其特征在于:所述基膜層是由聚酰亞胺制成，整體性極好；所述基膜層內設置有貫穿基膜層的微孔。
[0006]所述微孔呈近似圓柱形，孔徑均一。
[0007]所述微孔在基膜層內的均勻分布。
[0008]所述微孔縱向設置于基膜層內。
[0009]所述微孔斜向設置于基膜層內。
[0010]所述微孔孔徑為0.01微米至20微米。微孔孔密度為14?18個/cm2，膜厚度為5?50微米。
[0011]本發(fā)明公開的一種聚酰亞胺微孔膜的生產方法，包括以下步驟:
(1)、輻照:以聚酰亞胺塑料薄膜(PI)為基材，用高能重離子對PI薄膜進行輻照，與基材表面垂直方向所形成的輻照入射角α，0度< α <90度，獲得微孔密度范圍為每平方厘米14?18個；
(2)、敏化:利用紫外線或溶劑對聚酰亞胺塑料薄膜敏化；
(3)、蝕刻:將經過敏化的聚酰亞胺(PI)塑料薄膜浸于盛有蝕刻劑溶液的容器中進行化學蝕刻反應即可獲得聚酰亞胺微孔膜，蝕刻反應溫度為50?90°C，蝕刻時間為0.5?60分鐘，獲得的微孔孔徑范圍在0.01微米至20微米。
[0012]其中，所述溶劑敏化可采用的敏化劑為二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亞砜(DMSO)或乙酸乙酯有機溶劑，敏化溫度為30°C?90°C，將輻照后的聚酰亞胺膜浸泡其中2?30分鐘，以使其更加容易被化學蝕刻成孔。
[0013]紫外線敏化可采用波長為200?365nm的紫外光照射聚酰亞胺膜，照射劑量I?100 焦耳/cm2。
[0014]蝕刻劑可采用NaOH-KMnO4溶液體系，或者KOH-KMnO4溶液體系，或者NaClO-NaOH溶液體系，或者KC10-K0H溶液體系，或者KMnO4-H2SO4溶液，或者K2Cr2O7- H2SO4溶液體系。其中，NaClO中的有效氯含量為1%?15%，KClO中的有效氯含量為1%?15%，KOH或NaOH的濃度為1%?50%，H2SO4的溶度為5%?98% ,KMnO4或K2Cr2O7的重量含量為0.lmol/L?lmol/L0
[0015]可通過調整蝕刻液濃度、反應溫度以及反應時間精細調整孔徑。
[0016]本發(fā)明的有益效果:聚酰亞胺(PI)是目前所有高分子材料中耐溫性能最好的材料，是唯一可以在300°c長期使用能保持較好機械強度的高分子材料。采用本發(fā)明的生產方法制備的微孔膜孔徑規(guī)則，可很好地控制孔徑的均一性和膜面上微孔的均勻性和膜的整體性，不易于掉渣。制成的聚酰亞胺微孔膜，在能源、食品、衛(wèi)生、環(huán)保、納米技術、檢測、科研等領域具有廣泛的應用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明第一種實施方式的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明第二種實施方式的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0018]為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些實施例只為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明的限制。
[0019]實施例1
參照圖1，圖1所示實施例中的微孔膜，包括基膜層1，其中基膜層I是由聚酰0.01微米至20微米，該微孔2呈近似圓柱形并在基膜層I內均勻分布，且微孔是縱向設置于基膜層I內。
[0020]實施例2
參照圖2，圖2所示實施例中的微孔膜，包括基膜層1，其中基膜層I是由聚酰亞胺制成，在基膜層I內設置有貫穿基膜層的微孔2，微孔2孔徑為0.0I微米至20微米，該微孔呈近似圓柱形并在基膜層內均勻分布，且微孔2是斜向設置于基膜層I內。
[0021]本發(fā)明的微孔膜可采用如下方法生產:
1、輻照:以聚酰亞胺塑料薄膜(PI)為基材，用高能重離子對PI薄膜進行輻照，與基材表面垂直方向所形成的輻照入射角α，0度< α <90度，獲得微孔密度范圍為每平方厘米14 ?18 個；
2、敏化:使用二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亞砜(DMS0)、乙酸乙酯等有機溶劑作為敏化劑，加溫至30°C ?90°C，將輻照后的聚酰亞胺膜浸泡其中2?30分鐘?；蛘撸捎米贤饩€敏化，紫外線敏化可采用波長為200?365nm的紫外光照射聚酰亞胺膜，照射劑量I?100焦耳/cm2。敏化的目的是使其更加容易被化學蝕刻成孔。
[0022]3、蝕刻:將經過敏化的聚酰亞胺(PI)塑料薄膜浸于盛有NaOH-KMnO4溶液體系，或者KOH-KMnO4溶液體系，或者NaClO-NaOH溶液體系，或者KC10-K0H溶液體系，或者KMnO4-H2SO4溶液，或者K2Cr2O7- H2SO4溶液體系的容器中進行化學蝕刻反應即可獲得聚酰亞胺微孔膜。其中，NaClO中的有效氯含量為1%?15%，KClO中的有效氯含量為1%?15%，KOH或NaOH的濃度為1%?50%，H2SO4的溶度為5%?98%，KMnO4或K2Cr2O7的重量含量為0.lmol/L?lmol/L。蝕刻反應溫度為50?90°C，蝕刻時間為0.5?60分鐘，獲得的微孔孔徑范圍在0.01微米至20微米?？赏ㄟ^調整蝕刻液濃度、反應溫度以及反應時間精細調整孔徑。
[0023]當然，微孔的形狀還可以是漏斗形狀、由兩個漏斗型孔構成且該兩個漏斗型孔的小直徑端對接形成的形狀等等，輻照的入射角α可以是O度< α <90度的范圍。
【權利要求】
1.一種聚酰亞胺微孔膜，包括基膜層，其特征在于:所述基膜層是由聚酰亞胺制成，所述基膜層內設置有貫穿基膜層的微孔。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種聚酰亞胺微孔膜，其特征在于:所述微孔呈近似圓柱形。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種聚酰亞胺微孔膜，其特征在于:所述微孔在基膜層內均勻分布。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種聚酰亞胺微孔膜，其特征在于:所述微孔縱向設置于基膜層內或斜向設置于基膜層內。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種聚酰亞胺微孔膜，其特征在于:所述微孔孔徑為0.0l微米至20微米。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種聚酰亞胺微孔膜，其特征在于:微孔孔密度為14?18個/cm2，膜厚度為5?50微米。
7.—種如權利要求1至6所述聚酰亞胺微孔膜的生產方法，其特征在于包括以下步驟: (1)、輻照:以聚酰亞胺塑料薄膜(PI)為基材，用高能重離子對PI薄膜進行輻照，高能重離子與基材表面垂直方向所形成的輻照入射角a為O度彡a <90度，獲得微孔密度范圍為每平方厘米14?18個； (2)、敏化:利用紫外線或溶劑對聚酰亞胺塑料薄膜敏化； (3)、蝕刻:將經過敏化的聚酰亞胺(PI)塑料薄膜浸于盛有蝕刻劑溶液的容器中進行化學蝕刻反應即可獲得聚酰亞胺微孔膜，蝕刻反應溫度為50?90°C，蝕刻時間為0.5?60分鐘，獲得的微孔孔徑范圍在0.01微米至20微米。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種聚酰亞胺微孔膜的生產方法，其特征在于:所述溶劑敏化采用的敏化劑為二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亞砜(DMSO)或乙酸乙酯有機溶劑，敏化溫度為30°C ^KTC，將輻照后的聚酰亞胺膜浸泡其中2?30分鐘，以使其更加容易被化學蝕刻成孔。
9.根據(jù)權利要求7所述的一種聚酰亞胺微孔膜的生產方法，其特征在于:紫外線敏化是采用波長為200?365nm的紫外光照射聚酰亞胺膜，照射劑量I?100焦耳/cm2。
10.根據(jù)權利要求7所述的一種聚酰亞胺微孔膜的生產方法，其特征在于:蝕刻劑為NaOH-KMnO4溶液體系，或者KOH-KMnO4溶液體系，或者NaClO-NaOH溶液體系，或者KC10-K0H溶液體系，或者KMnO4-H2SO4溶液，或者K2Cr2O7- H2SO4溶液體系。
11.其中，NaClO中的有效氯含量為1%?15%，KClO中的有效氯含量為1%?15%，KOH或NaOH的濃度為1%?50%，H2SO4的溶度為5%?98%，KMnO4或K2Cr2O7的重量含量為0.1mol/L ?lmol/L0
【文檔編號】B01D71/64GK104399376SQ201410510187
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權日:2014年9月28日
【發(fā)明者】崔清臣, 凌紅旗, 劉斌 申請人:中山國安火炬科技發(fā)展有限公司