[发明专利]沙漏型孔道核孔滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核孔滤膜的制备方法，特别涉及一种沙漏型孔道形状的核孔滤膜。这种方法制备的核孔滤膜可以应用到医用过滤、食品包装、电子产品保护、电池隔膜等滤膜行业领域。

背景技术

核孔滤膜也称核孔膜或重离子微孔膜，属于筛分型过滤膜，具有孔形规则、孔径可控和孔径均匀的优点。目前，核孔滤膜主要应用于医用过滤膜、防伪、电池隔膜、生物检测膜等领域。

现有核孔滤膜的孔道形状主要有柱形、双锥形和单锥形，其生产过程主要包括是原膜辐照和蚀刻加工两个工序。核孔滤膜由于孔径均匀，在精密过滤方面具有明显的优势。其不足之处在于有两点：第一、核孔滤膜的过滤速度小。随着孔径变小，核孔滤膜过滤速度下降很快。而滤膜产品大多对过滤速度有着明确的要求，过滤速度小影响着产品的性能。目前，国内核孔滤膜主要产品的孔径大致在3-5μm。第二点、核孔滤膜容易堵塞，对原液浊度有一定的要求，通常需要和其他纤维滤膜组合使用。这极大地影响了核孔滤膜的使用条件和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沙漏型孔道核孔滤膜。对新的孔道形状，提出可行的制备方法，借助新的孔道形状提高核孔滤膜的过滤速度和抗污染能力，从而提高核孔滤膜的过滤性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种沙漏型孔道核孔滤膜，其主要特点在于包括在聚合薄膜上有重离子辐照蚀刻形成的核孔，核孔孔道剖面为盅底内孔相连通的两个盅形，呈沙漏型；外孔孔径范围2-10μm，内孔孔径范围0.2-3μm。

所述的沙漏型孔道核孔滤膜，所述的聚合薄膜为PET或PC聚酯薄膜，厚度为10-30μm。

一种沙漏型孔道核孔滤膜的制备方法，其主要特点在于步骤包括有：

（1）采用高能加速器提供的重离子对PET或PC薄膜进行辐照，离子能量5-50MeV/u;薄膜厚度为10-30μm，辐照的注量为1×10⁵-5×10⁷/cm²；离子完全穿透薄膜，形成柱状的潜径迹；

（2）放入蚀刻液中进行第一次蚀刻，蚀刻液为5-9Mol/L的NaOH，其中溶剂采用甲醇和水的混合溶液，甲醇含量为10%-80%，蚀刻温度为15℃-25℃。蚀刻时间为5-40分钟；

（3）完成步骤（2）后，将薄膜清洗晾干；

（4）将晾干后的薄膜置入恒温箱中退火，加热温度为100-200℃，并保持0.5-2小时，然后自然冷却；

（5）再次放入步骤（2）所述的蚀刻液中进行蚀刻，蚀刻温度为15℃-25℃；蚀刻时间为5-40分钟；

（6）将蚀刻后的薄膜进行清洗晾干。

所述沙漏型孔道核孔滤膜的制备方法，所述的高能加速器提供的离子为Kr、Ar、Xe、Bi离子。

所述的沙漏型孔道核孔滤膜的制备方法，步骤（3）和步骤（5）中所述的溶剂还包括水溶液或含量10%-80%的异丙醇、乙二醇、丙三醇分别与水的混合溶液。

本发明设计了一种沙漏型孔道并公开了它的制备方法。沙漏型孔道制备方法的特点，是先将辐照后的薄膜预蚀刻，然后进行退火处理，再进行蚀刻。预蚀刻让靠近薄膜两侧的离子径迹蚀刻通，处于中间段未蚀刻的离子径迹在退火过程中消失。第二次蚀刻过程中，由于中间段离子径迹缺失，使得原本沿径迹方向的蚀刻速率和体蚀刻速率接近；各向均匀地蚀刻，产生倒角的效果，最终得到沙漏型的孔道形状。沙漏型孔道与柱状、锥状的孔型对比，它除了保持原有的过滤精度外，可以提高过滤速度；同时提高核孔滤膜的纳污能力，使得核孔滤膜不容易堵塞，从而提高核孔滤膜的过滤性能。

本发明的有益效果是：第一、提高核孔滤膜的过滤速度。对比几种不同孔道（柱形、锥形、沙漏型）轮廓线，沙漏型孔道呈流线形，更利于提高气体或液体的过滤速度。若采用沙漏型孔道，经过计算模拟发现过滤速度可以提高2倍以上。过滤速度明显提高，使得小孔径的核孔滤膜产品成为可能。第二、提高核孔滤膜的纳污能力。沙漏型孔道纳污能力比柱形和锥形要强很多。同时沙漏型孔道更利于反复冲洗，颗粒不容易堵塞。提高核孔滤膜的抗污染能力，有利于推广核孔滤膜的应用领域，增加核孔滤膜的使用寿命，从而使得核孔滤膜产品更具竞争力。

附图说明：

图1为沙漏型孔道核孔滤膜结构示意图；

图2为实验制备的沙漏型孔道核孔滤膜的电镜照片。

具体实施方式

以下结合附图所示之最佳实例作进一步详述：