[发明专利]离子径迹多孔膜及其物理制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种离子径迹多孔膜及其制备方法与应用。该方法包括：将膜材料进行离子辐照和拉伸，而得；所述辐照能够使所述膜材料的辐照区域材料发生微观结构损伤，且所述辐照区域材料的力学强度低于所述膜材料本体；所述拉伸能够使所述膜材料的辐照区域材料的结构转化为孔道。该制备方法具有方法简单、不使用化学试剂和紫外光、膜材料种类选择多、孔密度选择范围宽以及孔径均匀等优点。该方法制得的离子径迹多孔膜具有良好的离子选择性和通量。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种离子径迹多孔膜及其制备方法与应用。

背景技术

纳米多孔膜由于其在科学研究和工业应用(包括离子分离和水脱盐)中的巨大潜力而备受关注。聚合物膜具备坚固性，柔韧性和容易大规模生产等优点，从而是制备纳米孔的理想材料之一，而基于重离子径迹的聚合物膜是制备纳米多孔膜重要技术手段，有诸多潜在的应用。目前，利用重离子径迹膜制备纳米孔的方法仅有化学方法，包括化学蚀刻法和紫外光解法。这两种化学方法制孔的前提是聚合物经过离子辐照并在聚合物中形成了离子潜径迹。其中，化学蚀刻法是用化学溶液蚀刻潜径迹来产生纳米孔道；紫外光解法是利用紫外光照射聚合物膜并使得聚合物膜中离子潜径迹区域有机分子发生光降解，被降解的有机分子进而以气体分子的形式释放出来，从而形成纳米孔道。然而，通过径迹化学蚀刻方法获得的纳米孔道的直径通常较大，一般在5纳米及以上，因而很难有效地实现离子和分子分离，最终限制了离子径迹膜在分离领域的应用。此外，化学蚀刻需要使用强酸、强碱或者强氧化性试剂，容易造成环境污染。对于紫外光解法，该方法可以制备出纳米尺寸的通道，可实现碱金属离子与碱土金属离子的分离，但是紫外光照射处理通常需要数小时以上，制备孔道的效率较低，且需要专门的紫外光照射装置，紫外光灯寿命有限，耗费电能。另外，在紫外照射下发生光解反应时会放出一氧化碳等有害气体污染环境，并且长期暴露在紫外线的环境下容易对人体的皮肤和眼睛等部位产生伤害。

因此，开发离子径迹多孔膜的物理制备方法就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子径迹多孔膜及其制备方法与应用。

本发明提供的离子径迹多孔膜应力制备方法属于离子径迹多孔膜的首例物理制备方法，该制备方法具有方法简单、不使用化学试剂和紫外光、膜材料种类选择多、孔密度选择范围宽以及孔径均匀等优点。该方法制得的离子径迹多孔膜具有良好的离子选择性和通量。

本发明提供的制备离子径迹多孔膜的方法，包括：

将膜材料进行辐照和拉伸，而得；

所述辐照能够使所述膜材料的辐照区域材料发生微观结构损伤，且所述辐照区域材料的力学强度低于所述膜材料本体；

所述拉伸能够使所述膜材料的辐照区域材料的结构转化为孔道。

具体的，所述制备离子径迹多孔膜的方法，包括：

将膜材料进行处理A或处理B，而得；

所述处理A包括：依次进行所述辐照和所述拉伸；

所述处理B包括：在所述辐照的同时进行所述拉伸。

所述辐照为用离子加速器或裂变碎片进行辐照。

所述孔道为非圆形截面通孔；

所述孔密度通过离子辐照注量调控且与所述离子辐照注量相同；

孔径为0.2-10nm；具体为0.684nm-0.800nm。

所述膜材料为塑性且离子能够在其中形成离子径迹；

所述膜材料可选用但不限于PC、PET、PI、PPS、PEEK、PTFE、PVDF、PFA、FEP、E-CTFE和PVF；

膜材料的厚度可选用但不限于2μm、4μm、5μm、6μm、12μm和30μm；