[发明专利]一种微纳滤膜的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于微纳加工技术领域，特别涉及一种微纳滤膜的制备方法。

【背景技术】

全球日益严重的环境污染如空气污染、水源污染等，使人们对各种过滤膜的需要越来越大，尤其是能够过滤微米至纳米尺度颗粒的过滤膜。目前的各种过滤膜存在的主要问题是，由于滤膜的过滤孔不是直通孔而严重降低了滤膜的过滤通量。

【发明内容】

本发明的目的在于提出了一种微纳滤膜的制备方法，该方法利用基底上的表面能差异来进行微纳过滤膜加工，可在滤膜上制作尺寸精确可控的微米或纳米级的直通孔。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将无机非金属材料基底表面清洗干净；

(2)将液态的光刻胶材料涂敷到基底表面，并在基底表面上均匀分布；

(3)采用光刻或压印工艺，对基底上的光刻胶进行微米或纳米图形化加工，形成光刻胶的微米或纳米的孔洞阵列结构；

(4)对图形化的光刻胶进行后烘处理，提高光刻胶与基底表面的附着力；

(5)将具有微米或纳米的孔洞阵列的光刻胶连同基底，放入低表面能涂层溶液中浸泡，使低表面能涂层与基底未被光刻胶覆盖的表面结合；

(6)从低表面能溶液中取出基底，吹干；再采用烘箱或热板对基底进行烘干处理；

(7)将基底放入溶剂中，利用溶剂去除基底上的光刻胶，从而在基底表面得到具有表面能差异的微米或纳米的孔洞阵列区域；

(8)将聚合物树脂溶液涂覆到具有微米或纳米孔洞阵列的表面能差异区域的基底上；聚合物树脂在表面能差异区域的诱导下形成具有微米或纳米孔洞阵列的滤芯膜，组装在基底表面。

优选的，还包括以下步骤：

(9)将步骤(8)获得的基底放置在加热板上；采用多孔的热塑性聚合物膜，将其压在上述组装在基底上的滤芯膜表面并铺平；然后通过加热板加热热塑性聚合物膜，加热温度至K，K为热塑性聚合物膜的玻璃态温度和滤芯膜的玻璃态温度中较高的一个温度，使热塑性聚合物膜与滤芯膜进行粘结；

(10)加热板停止加热并冷却至室温，然后将粘结在一起的热塑性聚合物与滤芯膜从基底上剥离下来，获得微纳滤膜，该纳米滤膜具有微米或纳米孔洞阵列的滤芯膜连同多孔的聚合物膜。

优选的，，步骤(2)采用离心铺胶、喷胶或丝网印刷方法将液态的光刻胶材料涂敷到基底表面。

优选的，后烘处理的温度为95℃，时间20min。

优选的，步骤(6)中加热温度为100℃，时间2min。

优选的，，所述无机非金属材料基底为硅片或玻璃。

优选的，所述光刻胶的型号为AZ1500。

优选的，步骤(5)中浸泡时间为2小时。

优选的，所述聚合物树脂溶液为聚酰亚胺溶液。

优选的，所述多孔的热塑性聚合物膜为热塑性聚丙烯无纺布。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提出一种微纳滤膜的制备方法，该微纳滤膜的材料由聚合物构成；其结构为两层膜结构，一层为微纳直通孔的滤芯膜，另一层为多孔的支撑膜。该方法工艺简单，利用基底上的表面能差异来进行微纳过滤膜加工，可在滤膜上制作尺寸精确可控的微米或纳米级的直通孔。

【具体实施方式】

本发明一种微纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将抛光过的无机非金属材料基底(如市售的硅片、玻璃片)依次放入丙酮、乙醇、去离子水(均为市售)等溶液中，通过超声的方式(市售的超声清洗机)的方式对其进行清洗，每次清洗10min，使该基底表面洁净；

(2)采用离心铺胶、喷胶或丝网印刷方法将液态的光刻胶材料(如市售的AZ1500)涂敷到基底表面，并在基底表面上均匀分布；

(3)采用光刻或压印工艺，对基底上的光刻胶进行微米或纳米图形化加工，形成光刻胶的微米或纳米的孔洞阵列结构；

(4)对图形化的光刻胶进行后烘处理，如放入烘箱中加热，如温度可为95℃，时间20min，提高光刻胶与基底表面的附着力；

(5)将具有微米或纳米的孔洞阵列的光刻胶连同基底，放入低表面能涂层(如市售的氟硅烷溶液)溶液中，浸泡一段时间，如2小时，使低表面能涂层与基底未被光刻胶覆盖的表面结合；

(6)从低表面能溶液中取出基底，利用高纯氮气吹干基底表面；再采用烘箱或热板对基底进行烘干处理，如热板温度可为100℃，时间2min；