[發明專利]沙漏型孔道核孔濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410142618.1
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103908901A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 莫丹;曹殿亮;劉杰;袁平;姚會軍;段敬來;劉建德;張勝霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: B01D71/06
• 分類號: B01D71/06;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張真

技術領域

本發明涉及一種核孔濾膜的制備方法，特別涉及一種沙漏型孔道形狀的核孔濾膜。這種方法制備的核孔濾膜可以應用到醫用過濾、食品包裝、電子產品保護、電池隔膜等濾膜行業領域。

背景技術

核孔濾膜也稱核孔膜或重離子微孔膜，屬于篩分型過濾膜，具有孔形規則、孔徑可控和孔徑均勻的優點。目前，核孔濾膜主要應用于醫用過濾膜、防偽、電池隔膜、生物檢測膜等領域。

現有核孔濾膜的孔道形狀主要有柱形、雙錐形和單錐形，其生產過程主要包括是原膜輻照和蝕刻加工兩個工序。核孔濾膜由于孔徑均勻，在精密過濾方面具有明顯的優勢。其不足之處在于有兩點：第一、核孔濾膜的過濾速度小。隨著孔徑變小，核孔濾膜過濾速度下降很快。而濾膜產品大多對過濾速度有著明確的要求，過濾速度小影響著產品的性能。目前，國內核孔濾膜主要產品的孔徑大致在3-5μm。第二點、核孔濾膜容易堵塞，對原液濁度有一定的要求，通常需要和其他纖維濾膜組合使用。這極大地影響了核孔濾膜的使用條件和使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種沙漏型孔道核孔濾膜。對新的孔道形狀，提出可行的制備方法，借助新的孔道形狀提高核孔濾膜的過濾速度和抗污染能力，從而提高核孔濾膜的過濾性能。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種沙漏型孔道核孔濾膜，其主要特點在于包括在聚合薄膜上有重離子輻照蝕刻形成的核孔，核孔孔道剖面為盅底內孔相連通的兩個盅形，呈沙漏型；外孔孔徑范圍2-10μm，內孔孔徑范圍0.2-3μm。

所述的沙漏型孔道核孔濾膜，所述的聚合薄膜為PET或PC聚酯薄膜，厚度為10-30μm。

一種沙漏型孔道核孔濾膜的制備方法，其主要特點在于步驟包括有：

（1）采用高能加速器提供的重離子對PET或PC薄膜進行輻照，離子能量5-50MeV/u;薄膜厚度為10-30μm，輻照的注量為1×10⁵-5×10⁷/cm²；離子完全穿透薄膜，形成柱狀的潛徑跡；

（2）放入蝕刻液中進行第一次蝕刻，蝕刻液為5-9Mol/L的NaOH，其中溶劑采用甲醇和水的混合溶液，甲醇含量為10%-80%，蝕刻溫度為15℃-25℃。蝕刻時間為5-40分鐘；

（3）完成步驟（2）后，將薄膜清洗晾干；

（4）將晾干后的薄膜置入恒溫箱中退火，加熱溫度為100-200℃，并保持0.5-2小時，然后自然冷卻；

（5）再次放入步驟（2）所述的蝕刻液中進行蝕刻，蝕刻溫度為15℃-25℃；蝕刻時間為5-40分鐘；

（6）將蝕刻后的薄膜進行清洗晾干。

所述沙漏型孔道核孔濾膜的制備方法，所述的高能加速器提供的離子為Kr、Ar、Xe、Bi離子。

所述的沙漏型孔道核孔濾膜的制備方法，步驟（3）和步驟（5）中所述的溶劑還包括水溶液或含量10%-80%的異丙醇、乙二醇、丙三醇分別與水的混合溶液。

本發明設計了一種沙漏型孔道并公開了它的制備方法。沙漏型孔道制備方法的特點，是先將輻照后的薄膜預蝕刻，然后進行退火處理，再進行蝕刻。預蝕刻讓靠近薄膜兩側的離子徑跡蝕刻通，處于中間段未蝕刻的離子徑跡在退火過程中消失。第二次蝕刻過程中，由于中間段離子徑跡缺失，使得原本沿徑跡方向的蝕刻速率和體蝕刻速率接近；各向均勻地蝕刻，產生倒角的效果，最終得到沙漏型的孔道形狀。沙漏型孔道與柱狀、錐狀的孔型對比，它除了保持原有的過濾精度外，可以提高過濾速度；同時提高核孔濾膜的納污能力，使得核孔濾膜不容易堵塞，從而提高核孔濾膜的過濾性能。

本發明的有益效果是：第一、提高核孔濾膜的過濾速度。對比幾種不同孔道（柱形、錐形、沙漏型）輪廓線，沙漏型孔道呈流線形，更利于提高氣體或液體的過濾速度。若采用沙漏型孔道，經過計算模擬發現過濾速度可以提高2倍以上。過濾速度明顯提高，使得小孔徑的核孔濾膜產品成為可能。第二、提高核孔濾膜的納污能力。沙漏型孔道納污能力比柱形和錐形要強很多。同時沙漏型孔道更利于反復沖洗，顆粒不容易堵塞。提高核孔濾膜的抗污染能力，有利于推廣核孔濾膜的應用領域，增加核孔濾膜的使用壽命，從而使得核孔濾膜產品更具競爭力。

附圖說明：

圖1為沙漏型孔道核孔濾膜結構示意圖；

圖2為實驗制備的沙漏型孔道核孔濾膜的電鏡照片。

具體實施方式

以下結合附圖所示之最佳實例作進一步詳述：