賴 星，王 純,，肖長發(fā)，王黎明，辛斌杰

(1.上海工程技術(shù)大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，上海 201620；2.天津工業(yè)大學(xué) 分離膜與膜過程國家重點實驗室，天津 300387)

芳香族聚酰胺分子主鏈?zhǔn)怯甚０坊捅江h(huán)組成的，因其具有優(yōu)異的耐熱性和力學(xué)性能而被國內(nèi)外研究學(xué)者廣泛關(guān)注，應(yīng)用領(lǐng)域呈多元化發(fā)展趨勢[1-2]。按酰胺鍵在苯環(huán)取代位置可分為聚鄰苯二甲酰鄰苯二胺、聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)和聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)[3-4]。PMIA分子鏈呈線性鋸齒狀，且分子間具有較強的氫鍵作用，呈現(xiàn)優(yōu)異的阻燃性、熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性，可紡性以及耐輻射等性能[5]。而PPTA大分子鏈中含有苯環(huán)，分子結(jié)構(gòu)上的酰胺基團被芳環(huán)分離且與苯環(huán)形成π-π共軛效應(yīng)，分子鏈節(jié)呈平面剛性伸直鏈的構(gòu)象，賦予PPTA優(yōu)良的力學(xué)性能、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、良好的韌性以及抗疲勞性等[6]。自研發(fā)以來，芳香族聚酰胺已廣泛應(yīng)用于航天航空、國防軍工、軌道交通、安全防護等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，然而在膜分離領(lǐng)域的相關(guān)研究還很少。

近年來，隨著國家對新能源、新材料關(guān)注度的不斷提高以及新應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，芳香族聚酰胺由于具有優(yōu)良的物化性能，將其應(yīng)用于高溫、有機溶劑、酸堿腐蝕等極難處理的膜分離過程已引起了廣大科研人員的重點關(guān)注，特別是在廢水處理、空氣過濾、鋰離子電池隔膜及纖維增強膜等應(yīng)用領(lǐng)域都有較大應(yīng)用潛能和發(fā)展前景。因此，本文在PMIA及PPTA多孔膜材料研究基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)專利，歸納總結(jié)目前芳香族聚酰胺多孔分離膜材料主要制備方法，討論不同制備工藝所得芳香族聚酰胺多孔分離膜不同結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系，為進一步改善芳香族聚酰胺多孔分離膜的加工性能及擴展應(yīng)用領(lǐng)域提供指導(dǎo)意義。

1 成膜機制與成形方法

選擇合適的制備方法是獲得理想膜結(jié)構(gòu)與性能的重要影響因素。目前，常用于芳香族聚酰胺多孔分離膜制備方法有相轉(zhuǎn)化法(NIPS)[7]和靜電紡絲法[8]等。隨著研究的不斷深入，盡管一些新穎而有效的聚合物納米纖維制備方法如電場誘導(dǎo)相分離[9]、溶液噴射紡絲方法[10]等也層出不窮，但用于制備芳香族聚酰胺多孔分離膜的方法仍較少。一些相關(guān)文獻(xiàn)報道的PPTA與PMIA多孔膜制備方法及主要性能如表1所示。

表1 芳香族聚酰胺多孔分離膜制備方法及主要性能Tab.1 Preparation methods and main properties of PPTA and PMIA porous membrane

1.1 成膜機制

1.1.1 溶液相轉(zhuǎn)化法

溶液相轉(zhuǎn)化法由于操作簡單、易于對膜結(jié)構(gòu)進行調(diào)控，從而成為工業(yè)上最常用的制膜方法[16]。PMIA由于分子結(jié)構(gòu)中含有大量酰胺鍵，使得PMIA膜具有良好的潤濕性。PMIA可溶解于常用的有機溶劑如二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等，有利于規(guī)?；a(chǎn)PMIA分離膜[17]。Lin等[5]采用PMIA為成膜聚合物材料，通過NIPS法制備了不同孔徑(6.58、6.84和9.28 nm)的PMIA超濾膜，并對其滲透分離性能進行分析。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所得PMIA超濾膜突破了一般超濾膜的滲透性和選擇性之間此升彼降的矛盾關(guān)系(trade-off效應(yīng))極限，表明PMIA是制備超濾膜優(yōu)良的聚合物。但該方法制備的PMIA超濾膜仍存在較多的大孔結(jié)構(gòu)，這將會導(dǎo)致膜在高壓或長期使用過程中易出現(xiàn)孔結(jié)構(gòu)的變形或者坍塌，嚴(yán)重影響膜使用壽命。

而 PPTA具有高結(jié)晶度的結(jié)構(gòu)特點，決定了其難溶于大部分常規(guī)有機試劑，僅溶于少數(shù)無機強酸(如濃硫酸)。同時，由于PPTA玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，熔點高于熱分解溫度，因此無法采用常規(guī)熔融紡絲法制備。Wang等[18]以PPTA 樹脂為成膜聚合物，濃硫酸為溶劑，聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為致孔劑，SiO2為添加劑，采用NIPS法制備了PPTA多孔平板膜。研究發(fā)現(xiàn)，隨著SiO2微粒加入，膜的結(jié)構(gòu)和性能明顯提升。然而，因濃硫酸的氧化性和脫水性，對實驗過程中聚合物降解有較大的影響，因此PPTA多孔膜的制備難度極大。

1.1.2 去質(zhì)子化法

在常規(guī)制備PPTA產(chǎn)品中常使用腐蝕性極強的濃硫酸作為溶劑，這對制備條件提出了很高的要求。因此，一些研究人員嘗試研究是否可以使用溫和且無腐蝕性的溶劑來改善PPTA產(chǎn)品制備工藝。目前，有文獻(xiàn)報道了一種新型溫和的二甲基亞砜(DMSO)—KOH溶劑體系的制備方法，通過這種去質(zhì)子化法代替?zhèn)鹘y(tǒng)濃硫酸工藝路線，制備出較薄的PPTA納米纖維膜[19]。

其機制是將PPTA纖維長絲浸泡在DMSO-KOH/水溶液中，氫鍵斷裂將纖維長絲分裂成納米纖維絲束，從而形成含有納米纖維的均質(zhì)PPTA溶液。強堿性的KOH奪取部分酰胺基團中的氫原子，使其被去質(zhì)子化，聚合物鏈之間的氫鍵強度大大降低，DMSO 是非質(zhì)子的極性溶劑，不能提供酰胺基團缺失的質(zhì)子，從而使大分子鏈帶負(fù)電，成為聚陰離子，在靜電斥力、范德華力以及π-π堆疊相互作用下，形成PPTA納米纖維穩(wěn)定分散在DMSO中[19-20]。然后，將PPTA納米纖維鑄膜液澆鑄在玻璃板上，并將薄膜浸泡在去離子水中誘導(dǎo)相變。同時，浸泡可以通過從水中捕獲質(zhì)子來再生PPTA大分子(用KOH去除)上的H+，形成水凝膠膜。這個過程伴隨著鑄膜液從暗紅色到半透明的顏色變化。水凝膠膜在熱處理過程中，納米纖維之間的水分子蒸發(fā)引起氫鍵再生，形成穩(wěn)定的芳綸納米纖維膜。

Takayanagi等[21]于1981年首次發(fā)現(xiàn)了PPTA的酰胺基團易受強堿作用而得到聚陰離子，且該聚陰離子能溶于DMSO。在此基礎(chǔ)上，Burch等[20]于1990 年通過控制陽離子種類以及電荷釋放量來控制酰胺的去質(zhì)子化程度。在上述研究基礎(chǔ)上，Yuan等[22]采用DMSO-KOH體系代替腐蝕性濃硫酸，制備出較薄的PPTA納米纖維膜。結(jié)果表明，制得的納米纖維膜對孟加拉玫瑰紅(RB)截留率為95.4%，優(yōu)于大多數(shù)用NIPS法制備的耐溶劑納濾膜。經(jīng)不同溶劑處理7 d后，染料截留率仍保持在94%以上，具有很好的耐溶劑性，為將PPTA納米纖維開發(fā)成納濾膜開辟了新的思路和策略。

此外，Yang等[23]綜述了近年來文獻(xiàn)報道的采用的DMSO-KOH體系，通過去質(zhì)子化法制備芳綸納米纖維(ANFs)。以及ANFs/DMSO的應(yīng)用領(lǐng)域，如納米復(fù)合材料增強，鋰電池分離器，吸附過濾介質(zhì)，生物醫(yī)學(xué)材料，電氣絕緣，柔性電器等。然而，在用去質(zhì)子化法制備ANFs過程中，也存在一些需要亟待解決的難題：如制備周期過長(7～10 d)，成形濃度低，難以判斷PPTA去質(zhì)子化過程的終點，ANFs/DMSO溶液穩(wěn)定性差，納米纖維成形機制與調(diào)控機制不明晰等問題，相關(guān)研究仍處于實驗室階段。

1.2 成形方法

1.2.1 干-濕法紡絲

干-濕法紡絲的基本過程是：紡絲溶液從噴絲頭壓出后，先經(jīng)過一段氣體(一般是空氣)層，然后進入凝固浴，從凝固浴中導(dǎo)出初生纖維再進行處理。與普通濕法紡絲相比，紡絲速度提高5～10倍。該紡絲方法可以提高濃度較高、黏度較大的紡絲溶液的紡絲能力。目前，已在芳香族聚酰胺纖維生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

近年來，由于中空纖維膜具有良好的自支撐性，在單位體積的膜組件內(nèi)可提供更大的膜面積，分離效率高，得到迅速發(fā)展。中空纖維膜常采用干-濕法紡絲來制備。陳明星等[24]采用干-濕法紡絲技術(shù)制備了PMIA中空纖維膜，并探究了PEG含量對膜結(jié)構(gòu)及性能的影響。當(dāng)PEG添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時，PMIA中空纖維膜通透性能較優(yōu)。在相同的測試條件下，相較于商業(yè)化聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜，PMIA中空纖維膜通量衰減率更低。此外，王純等[25]采用干-濕法紡絲技術(shù)制備了PPTA中空纖維膜，重點研究了PPTA中空纖維膜耐高溫、耐有機試劑等特性。研究發(fā)現(xiàn)：PPTA中空纖維膜為內(nèi)外雙皮層結(jié)構(gòu)；在高溫(大于60 ℃)下，純水通量可穩(wěn)定達(dá)500 L/(m2·h)，牛血清蛋白(BSA)溶液截留率達(dá)90%以上；在有機試劑中可穩(wěn)定運行，膜結(jié)構(gòu)不易被破壞。

1.2.2 靜電紡絲法

靜電紡絲法是指聚合物溶液或者熔體在高壓電場作用下被拉伸為細(xì)流，伴隨溶劑揮發(fā)或熔體冷卻，形成納米纖維。利用纖維直徑及其排布組成結(jié)構(gòu)對所得靜電紡絲膜的孔隙率、孔徑分布、疏水性和表面形貌等進行調(diào)控[26]，與其他方法相比，通過靜電紡絲技術(shù)所制備的納米纖維膜具有纖維直徑小、孔隙率高、聚合物原料選擇靈活等突出優(yōu)點[27]。Li等[8]通過靜電紡絲法成功地制備了SiO2/PMIA納米纖維膜。與均質(zhì)PMIA膜相比，SiO2/PMIA納米纖維膜具有更高的孔隙率，力學(xué)性能顯著提高，當(dāng)SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時，斷裂強度和斷裂伸長率達(dá)到最大值，分別為18.14 MPa和19.50%。然而，由于靜電紡絲技術(shù)對PMIA納米纖維膜制備調(diào)控因素較多，能耗高，生產(chǎn)效率低，難以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

1.2.3 纖維增強法

纖維增強法是將力學(xué)增強與精密過濾相結(jié)合的復(fù)合制膜方法，除可通過對分離膜進行表面改性以改善其性能外，還可有效增加膜力學(xué)性能，延長膜使用壽命。相較于NIPS法分離精度高、力學(xué)性能低，熔融紡絲-拉伸法(MSCS)力學(xué)強度高、分離精度差，復(fù)合膜將二者優(yōu)勢有機結(jié)合。同時，選取相同材質(zhì)纖維與成膜聚合物分別制備纖維增強體與表面分離層，可有效解決二者界面結(jié)合問題，是一種廣泛應(yīng)用于膜生物反應(yīng)器(MBR)污水處理過程的復(fù)合膜材料。通過選用高親水、高力學(xué)強度的PMIA、PPTA中空纖維復(fù)合膜，可有效提高膜抗污染性，更有利于苛刻環(huán)境膜分離過程，對開發(fā)新型復(fù)合中空纖維膜具有重要的意義。

其制備過程一般是以纖維長絲或纖維編織管為增強體制備的增強型中空纖維膜。纖維長絲增強型中空纖維膜是將纖維長絲與紡絲鑄膜液經(jīng)紡絲組件同時擠出，經(jīng)凝固浴相轉(zhuǎn)化成膜后，纖維長絲包裹在膜內(nèi)部，制得纖維增強中空纖維膜(見圖1(a))[28]。纖維編織管增強型中空纖維膜是根據(jù)高分子表面與界面理論，以纖維編織管為增強體，通過干-濕法紡絲技術(shù)，將鑄膜液均勻涂覆在纖維編織管表面后，制得增強型中空纖維膜(見圖1(b))[29]。

圖1 纖維增強型中空纖維膜橫截面形貌Fig.1 Cross-sectional morphology of fiber reinforced hollow fiber membrane.(a)Fiber filament reinforced;(b)Fiber braided tube reinforced

目前，國內(nèi)外有關(guān)纖維增強型中空纖維膜的報道日趨增多。柴儷洪等[30]研究了同質(zhì)增強型PMIA中空纖維超濾膜污染機制，并將其應(yīng)用于MBR系統(tǒng)處理城市生活污水。研究發(fā)現(xiàn)，膜表面分離層主要為指狀孔結(jié)構(gòu)，分離層與編織管結(jié)合狀態(tài)良好，并且分離層指狀孔部分有明顯的孔結(jié)構(gòu)。應(yīng)用于MBR中的同質(zhì)增強型PMIA中空纖維膜對化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(NH4+—N)、總磷(TP)的平均去除率分別為97.78%、96.71%和49.81%，出水水質(zhì)較好，膜易清洗，抗污染性較強。

2 芳香族聚酰胺多孔分離膜的應(yīng)用

芳香族聚酰胺具有物化穩(wěn)定性好、耐有機溶劑、耐高溫等突出性能，為其在特種膜分離領(lǐng)域的應(yīng)用提供了極大的潛力，如圖2所示。

圖2 芳香族聚酰胺多孔分離膜的應(yīng)用Fig.2 Application of aromatic polyamide porous membrane

2.1 廢水處理

在膜分離應(yīng)用領(lǐng)域，聚合物膜以其良好的加工性、種類繁多、價格低廉等優(yōu)點，在精細(xì)化工、藥品生產(chǎn)和水處理等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[31]。然而，隨著應(yīng)用的深入，膜處理的環(huán)境越來越復(fù)雜，對膜材料和膜分離性能提出了更高的要求[32]。目前，對于高溫、腐蝕性液體的分離濃縮主要使用無機膜材料，然而，其制備工藝復(fù)雜，成本昂貴[33]，因此，開發(fā)高性能聚合物膜材料具有重要意義。

Wang等[34]以PMIA為原料，采用干-濕法紡絲技術(shù)制備了PMIA中空納米纖維膜，詳細(xì)研究了不同溶液pH值和Ca2+濃度對全氟辛烷磺酸(PFOS)濃度截留率的影響。結(jié)果表明，在跨膜壓力為0.4 MPa 下，隨著pH值從3.2增加到9.5，PFOS的截留率從91.17%提高到97.49%。當(dāng)Ca2+濃度從0.1 mmol/L 增加到2 mmol/L時，PFOS的截留率從97.10%提高到99.40%。制備的PMIA中空納米纖維膜在去除PFOS方面具有潛在的應(yīng)用前景。

與其他制備中空纖維納濾膜的方法相比，干-濕法紡絲制備的PMIA納濾膜水滲透通量相對較低。因此，有必要提高干-濕法紡絲制備PMIA納濾膜的滲透通量。Zhao等[35]采用干-濕法紡絲制備制備了羧基多壁碳納米管(C-MWCNT)改性PMIA中空纖維納濾膜。與沒有C-MWCNTs的膜相比，當(dāng)C-MWCNTs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時，所得C-MWCNT/PMIA 納濾膜的純水通量幾乎是不含C-MWCNTs膜的2倍，在1 MPa壓力下，水通量和Na2SO4截留率分別達(dá)到51 L/(m2·h)和81%，拉伸強度和伸長率分別提高了28.9%和29.5%。

Wang等[36]采用界面聚合法(IP)制備了一種高效的PA/PMIA中空纖維納濾膜，用于染料廢水的處理。IP法形成的PA復(fù)合層表面呈現(xiàn)出典型的“脊谷”結(jié)構(gòu)，所制備的PA/PMIA中空纖維納濾膜在染料溶液處理中具有很大的潛力。不僅具有良好的滲透性能(104.13±0.70)L/(m2·h)(0.6 MPa，25 ℃)，同時對于不同價態(tài)的鹽離子具有優(yōu)良的截留效果:RNa2SO4(98.45%)>RMgSO4(97.98%)>RCaCl2(96.02%)>RMgCl2(95.74%)>RNaCl(54.07%)。

與PMIA類似，PPTA膜也具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的力學(xué)強度，同時具有更為突出的物化穩(wěn)定性，適用于苛刻環(huán)境的廢水處理。Li等[37]采用原位縮聚法將PPTA成功引入到PVDF膜基體中，制備了PVDF/PPTA共混膜。結(jié)果表明，與PVDF均質(zhì)膜相比，隨著PPTA含量增加，其抗污染性能顯著提高，對化學(xué)需氧量(COD)和色度的去除率也較高。當(dāng)共混膜內(nèi)PPTA質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到26%時，膜爆破壓力接近0.6 MPa，是PVDF均質(zhì)膜的1.5倍。PVDF/PPTA共混膜為制備具有所需結(jié)構(gòu)的高性能PVDF共混膜提供了指導(dǎo)，并有望在下一步的研究中應(yīng)用于納濾或反滲透等高壓領(lǐng)域。

2.2 空氣過濾

在氣體膜分離中，由于膜的選擇性分離作用，混合氣體中不同氣體透過膜的速率不同，因而可以從氣體混合物中選擇分離某種氣體[38]。然而，大多數(shù)工業(yè)產(chǎn)生的高溫粉塵氣體，釋放溫度通常在220 ℃以上[39]，因此，除塵材料必須具有耐高溫、耐腐蝕、高過濾效率和低過濾阻力的性能。

近年來，大量研究表明纖維過濾材料的過濾效率會隨著纖維直徑的變細(xì)而顯著提高，故有效提高纖維濾材過濾性能需要實現(xiàn)纖維納米級直徑，優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)及改善纖維力學(xué)強度。Tian等[40]提出了采用靜電紡絲法制備聚間苯二甲酰間苯二胺/聚砜酰胺(PMIA/PSA)復(fù)合納米高溫除塵膜。研究發(fā)現(xiàn)，PMIA/PSA復(fù)合納米纖維膜具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和熱收縮性能，在200 ℃處理200 h后，對PM2.5的過濾效率仍高達(dá)99.9%。此外，為進一步實現(xiàn)高效空氣過濾性能，提高納米纖維膜的力學(xué)性能，Zhang等[41]利用靜電紡絲/網(wǎng)織(ESN)技術(shù)制備了新型PMIA納米纖維/網(wǎng)(PMIA NF/N)膜。PMIA NF/N膜具有質(zhì)量(0.365 g/m2)輕、厚度(300～500 nm)薄以及力學(xué)強度(72.8 MPa)高等優(yōu)異性能，與無納米網(wǎng)增強的PMIA膜(35.3 MPa)相比力學(xué)強度顯著提高?；诤Y分過濾效應(yīng)，在低壓(92 Pa)時，可實現(xiàn)對空氣微粒(300～500 nm)的過濾效率達(dá)到99.99%。PMIA NF/N膜的成功合成不僅為細(xì)微顆粒高效過濾進一步開發(fā)提供指導(dǎo)，而且為探索納米纖維膜在結(jié)構(gòu)增強、分離純化等方面的應(yīng)用提供一個新思路。

2.3 鋰離子電池隔膜

隨著新能源及環(huán)保的迫切需求，鋰離子電池(LIBs)由于其能量密度高，循環(huán)壽命長以及能快速充電等特點，成為近年來新能源汽車領(lǐng)域的研究熱點[42]。商業(yè)化的LIBs隔膜主要是以聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)以及PE/PP為主的聚烯烴隔膜[43]。然而，目前限制LIBs發(fā)展的主要瓶頸在于有機電解質(zhì)溶液易燃、傳統(tǒng)商品化聚烯烴隔膜強度低、熱穩(wěn)定性差等問題[44]。

近年來，許多研究人員嘗試將聚烯烴隔膜與其他材料復(fù)合，制備功能化的聚烯烴復(fù)合隔膜。例如PVDF/PE復(fù)合微孔膜[45]，用多巴胺自聚作為粘合劑同時改善親水性的Al2O3包覆PE微孔膜[46]以及功能高分子/無機材料/聚烯烴復(fù)合隔膜[47]等。復(fù)合隔膜盡管在浸潤性上有顯著提升，然而，這些材料與聚烯烴復(fù)合的高分子材料本身的熔點(如PVDF熔點為177 ℃)并不高，無機材料容易團聚以及要將無機材料與已成型的聚烯烴多孔膜復(fù)合需要添加黏合劑。而黏合劑的用量也較難控制，此外，這些粘合劑本身的熔點并不高，在有機電解液中容易溶脹，進而失去黏合性，并不能有效提升聚烯烴隔膜的安全性。另一方面，研究人員將聚烯烴多孔基膜直接替換成其他的耐高溫、親水性材料。例如，聚酰亞胺(PI)[48]、聚醚酰亞胺(PEI)[49]、聚對苯撐苯并二唑(PBO)[50]，雜萘聯(lián)苯聚醚砜酮(PPESK)[51]等作為基材，通過靜電紡絲技術(shù)制備LIBs隔膜。這些隔膜在孔隙率、耐熱性、浸潤性等方面較優(yōu)，但是其制造成本高昂。

Kang等[52]采用低溫聚合法制備了F摻雜的PMIA溶液，并通過靜電紡絲法將其紡絲成F-PMIA納米纖維膜。與純PMIA膜和商品聚乙烯膜相比，F(xiàn)-PMIA膜不僅顯示了優(yōu)異的熱力學(xué)穩(wěn)定性、柔韌性及電化學(xué)性能等特點，在測試過程中還具有較高的離子通量及很好的循環(huán)穩(wěn)定性，為鋰電池的安全使用提供了新穎的思路。隨著研究的深入，近年來陸續(xù)有文獻(xiàn)報道改性芳香族聚酰胺電池隔膜以進一步適應(yīng)電池的高性能要求。Cai等[53]提出了將水分散PPTA與納米Al2O3的混合物涂覆在PE膜表面，制備了新型Al2O3/PPTA涂層PE隔膜，其中PPTA提供了良好的熱穩(wěn)定性和機械強度，而Al2O3的引入進一步提高了隔膜的熱性能和電化學(xué)穩(wěn)定性，從而提高了鋰離子電池的充/放電容量和效率。該復(fù)合隔膜具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，在0.5 ℃ 下，50次充放電循環(huán)后，放電容量保持率為初始放電容量的99.4%。然而，關(guān)于芳香族聚酰胺在LIBs隔膜領(lǐng)域的研究仍處于起步階段，但已有的研究表明，芳香族聚酰胺在LIBs隔膜領(lǐng)域具有較大的潛在應(yīng)用價值。

2.4 纖維增強膜

傳統(tǒng)干-濕法紡絲技術(shù)所制備中空纖維膜力學(xué)性能較差，不能滿足于苛刻環(huán)境下的應(yīng)用，因此，研究和開發(fā)力學(xué)性能好、抗污染性強等新型中空纖維膜材料具有重要意義。而纖維增強型中空纖維膜的出現(xiàn)，受到人們青睞。

陳明星[24]以聚酯(PET)纖維和PMIA纖維編織管為增強體，PMIA溶液為紡絲液，采用干-濕法紡絲技術(shù)制備了增強型PMIA中空纖維膜。相較于均質(zhì)PMIA中空纖維膜，所制備同質(zhì)增強型PMIA中空纖維膜具有優(yōu)異的抗污染性能，通量恢復(fù)率高達(dá)96.68%。同時其耐熱性能優(yōu)異，在90 ℃運行溫度下，同質(zhì)增強型PMIA中空纖維膜可穩(wěn)定運行且滲透通量比25 ℃時增加2～3倍。此外，王純等[25]以PPTA纖維中空編織管為增強體，采用同心圓復(fù)合紡絲法制備了同質(zhì)增強PPTA中空纖維膜。研究表明，同質(zhì)增強PPTA中空纖維膜在保持原有良好耐高溫、耐溶劑和耐污染性等特性的同時顯著地改善了其力學(xué)性能，斷裂強力超過600 N，斷裂伸長量僅為20 mm。增強體對同質(zhì)PPTA表面分離層支撐性優(yōu)良，膜表面不易被壓實，膜組件出水水質(zhì)穩(wěn)定，這為苛刻環(huán)境的分離提供一種新型高性能膜材料，拓寬了膜材料領(lǐng)域。

3 結(jié)束語

PMIA和PPTA多孔分離膜在制備、改性以及應(yīng)用方面已取得了一些顯著成果，為豐富膜材料種類及擴展膜應(yīng)用領(lǐng)域提供指導(dǎo)，但由于PMIA及PPTA原料價格較昂貴，特別是PPTA制備難度較大、設(shè)備要求較高、耐氯性較差。目前，仍處在實驗室階段，在規(guī)模化生產(chǎn)、產(chǎn)品應(yīng)用研究及綜合成本方面仍存在很多亟待解決的問題。針對以上不足，在后續(xù)的研究中應(yīng)結(jié)合實際情況和市場需求尋找較優(yōu)的制備及改性方法，如與金屬納米顆粒、無機納米材料、聚合物單體、特殊功能團分子進行多層次多梯度復(fù)合，并采用包纏、涂敷、真空輔助覆膜等簡易方法，高效制備具有獨特性能和特殊應(yīng)用的芳香族聚酰胺納米復(fù)合膜。同時針對高附加值領(lǐng)域，特別是高能耗、難處理、條件苛刻、分離精度要求較高的膜處理過程，在一定程度上替代無機膜的應(yīng)用，降低使用成本。此外，還需進一步完善芳香族聚酰胺復(fù)合膜成膜機制及界面多尺度協(xié)同增強機制等基礎(chǔ)理論研究，對于實現(xiàn)芳香族聚酰胺多孔分離膜工業(yè)化應(yīng)用具有十分重要的意義。