一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法，以功能強(qiáng)化層、網(wǎng)、筋為原料，結(jié)合粒子纏結(jié)成型制備微孔材料的方法，在粒子纏結(jié)成型制備微孔材料的制備過(guò)程中或者在粒子纏結(jié)成型制備微孔材料成型后，將功能強(qiáng)化層、網(wǎng)、筋與微孔材料進(jìn)行復(fù)合成膜，得到復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料。本發(fā)明的有益效果是：克服原有粒子纏結(jié)多孔膜材料機(jī)械強(qiáng)度差、使用壽命短等缺點(diǎn)，采用復(fù)合成膜方法對(duì)原有多孔膜進(jìn)行加固和結(jié)構(gòu)調(diào)整，制備出具有選擇滲透性可控、機(jī)械強(qiáng)度高、形穩(wěn)性好和可應(yīng)用性強(qiáng)的多孔膜材料。
【專利說(shuō)明】
一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膜材料因其不同的孔徑和孔隙率而具有選擇性分離功能。利用膜材料的選擇性分離作用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)料液不同組分的分離、純化和濃縮。目前使用的氣體分離膜大多數(shù)是高分子聚合物膜。常用的過(guò)濾膜材質(zhì)主要有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。傳統(tǒng)的過(guò)濾器的濾料具有使用壽命短，過(guò)濾效率低，壓力損失高，適用范圍有限等缺點(diǎn)。
[0003]中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)為CN103551095A的發(fā)明專利公開(kāi)了一種粒子纏繞成型制備微孔材料的方法。高分子聚合物(如PTFE)等與固體功能性顆粒共混后，經(jīng)過(guò)壓延、熱定型后可制備出具有多孔結(jié)構(gòu)的膜材料。通過(guò)改變不同的實(shí)驗(yàn)操作條件，可以制備出適合不同需求的具有三維網(wǎng)狀纏結(jié)結(jié)構(gòu)的多孔材料。該粒子纏結(jié)膜具有良好的透氣性能和過(guò)濾性能，但是在使用過(guò)程中存在機(jī)械強(qiáng)度差的問(wèn)題。薄膜厚度通常為毫米級(jí)，在應(yīng)用過(guò)程中，尤其是在高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿等極端條件下，容易出現(xiàn)變形、破損等問(wèn)題。
[0004]復(fù)合膜是一種非對(duì)稱膜，可優(yōu)選不同的支撐材料和復(fù)合膜層的材料進(jìn)行組合，通過(guò)制備條件的優(yōu)化，使膜的整體性能達(dá)到最佳。非對(duì)稱膜的分離性能主要依靠材料表面的復(fù)合致密膜層，與對(duì)稱膜相比，傳質(zhì)阻力小且透過(guò)率高，并且機(jī)械強(qiáng)度更高，因此復(fù)合膜有著十分廣泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法，克服原有粒子纏結(jié)多孔膜材料機(jī)械強(qiáng)度差、使用壽命短等缺點(diǎn)，采用復(fù)合成膜方法對(duì)原有過(guò)濾膜進(jìn)行加固和結(jié)構(gòu)調(diào)整，制備出具有選擇滲透性可控、機(jī)械強(qiáng)度高、形穩(wěn)性好和可應(yīng)用性強(qiáng)的多孔膜材料。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是:一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法，以功能強(qiáng)化層、網(wǎng)、筋為原料，結(jié)合粒子纏結(jié)成型制備微孔材料的方法，在粒子纏結(jié)成型制備微孔材料的制備過(guò)程中或者在粒子纏結(jié)成型制備微孔材料成型后，將功能強(qiáng)化層、網(wǎng)、筋與微孔材料進(jìn)行復(fù)合成膜，得到復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料。
[0007]進(jìn)一步地，功能強(qiáng)化層、網(wǎng)、筋的材質(zhì)為具有一定強(qiáng)度的純金屬(鐵、銅、鉛、鋁、金、鈀、鉻、鉭、錫、銀、鎳、鈦)或其合金(碳鋼、不銹鋼、鈦合金、鉛合金、錫銻合金、哈氏合金)、天然產(chǎn)物(植物纖維、動(dòng)物纖維、礦物纖維及主要由相應(yīng)纖維構(gòu)成的網(wǎng)狀或?qū)訝钗?、純化合物(具有棒狀或針狀外形的晶體化合物)、有機(jī)聚合物(分子量大于1000D的有機(jī)分子聚合物)中的一種或多種。
[0008]進(jìn)一步地，功能強(qiáng)化層、網(wǎng)、筋的結(jié)構(gòu)是薄膜、網(wǎng)孔布或板、開(kāi)孔板、織物、氈狀物、海綿狀物、蜂窩狀物、粘結(jié)或燒結(jié)粒子堆積狀物、條帶狀物、棒狀物、絲束、纖維中的一種或多種。
[0009]進(jìn)一步地，復(fù)合成膜的方法為貼合、鉚合、縫合、粘結(jié)、澆鑄、焊接、燒結(jié)、熱壓、植入、混雜、包裹中的一種或多種。
[0010]進(jìn)一步地，復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料通過(guò)剪裁、壓折、鈑金的機(jī)械加工方式對(duì)外觀形貌進(jìn)行二次處理。
[0011 ]進(jìn)一步地，復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料具有粒子纏結(jié)的微觀形貌結(jié)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:克服原有粒子纏結(jié)多孔膜材料機(jī)械強(qiáng)度差、使用壽命短等缺點(diǎn)，采用復(fù)合成膜方法對(duì)原有過(guò)濾膜進(jìn)行加固和結(jié)構(gòu)調(diào)整，制備出具有選擇滲透性可控、機(jī)械強(qiáng)度高、形穩(wěn)性好和可應(yīng)用性強(qiáng)的多孔膜材料;功能強(qiáng)化層、網(wǎng)、筋能夠?qū)ξ⒖撞牧夏悠鸬接行У闹魏捅Ｗo(hù)作用，相較于微孔材料膜層的過(guò)濾阻力復(fù)合層阻力可忽略不計(jì)，在保留較優(yōu)的過(guò)濾效率的同時(shí)，能夠使工作壽命、使用性能得到加強(qiáng);使用本發(fā)明方法制得的復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜應(yīng)用范圍寬，可以用于制備空氣過(guò)濾器濾芯、防霾口罩，也可用作催化劑載體等功能性材料，以改善或優(yōu)化材料的機(jī)械強(qiáng)度和可應(yīng)用性。
【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，以下實(shí)施例旨在說(shuō)明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。
[0014]實(shí)施例1
[0015]—種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜，所述膜材料由過(guò)濾層和加強(qiáng)層復(fù)合而成。其中過(guò)濾層為具有粒子纏結(jié)的微觀形貌結(jié)構(gòu)的多孔薄膜材料，加強(qiáng)層為不銹鋼絲網(wǎng)材料。其中，不銹鋼絲網(wǎng)篩孔尺寸為10?100目。
[0016]將T12粉末(平均粒徑25nm)、PTFE微分散液(60%wt，粒度0.25μπι)和去離子水(電導(dǎo)率<10μ Ω /cm)以質(zhì)量比6:2: 4混合均勻。之后恒溫70 V，置于熱壓機(jī)上壓制(Imm厚)，反復(fù)壓制5次后，將不銹鋼絲網(wǎng)復(fù)合層與膜層一同壓制復(fù)合定型。之后，在120°C下預(yù)干燥30min，再在300°C條件下燒結(jié)3min，得到具有形穩(wěn)性和高機(jī)械強(qiáng)度的復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜，該膜可用于過(guò)濾及光催化降解空氣及廢水中的污染物。
[0017]實(shí)施例2
[0018]一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜，所述膜材料由過(guò)濾層和加強(qiáng)層復(fù)合而成。其中過(guò)濾層為具有粒子纏結(jié)的微觀形貌結(jié)構(gòu)的多孔薄膜材料，加強(qiáng)層為聚丙烯(PP)無(wú)紡布。
[0019]將粉末活性炭(100目)、聚丙烯乳液(10%)和去離子水按10:1:10比例混合均勻。恒溫110°C條件下，置于熱壓機(jī)壓制，得到PP纏結(jié)活性炭粒子多孔薄膜。150°C條件下，將所制得的薄膜與PP無(wú)紡布進(jìn)行熱壓粘合。得到形穩(wěn)性較高的復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜。該膜可直接用于口罩、空氣過(guò)濾器等空氣過(guò)濾器材濾芯，或者用于廢水吸附過(guò)濾并且較均一的對(duì)稱膜更耐用。
[0020]實(shí)施例3
[0021]—種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜，所述膜材料由過(guò)濾層與加強(qiáng)筋復(fù)合而成。其中過(guò)濾層為具有粒子纏結(jié)的微觀形貌結(jié)構(gòu)的多孔薄膜材料，加強(qiáng)筋為尼龍纖維。
[0022]將粉末活性炭(100目)、聚丙烯乳液(10%)、去離子水和尼龍纖維(直徑20μπι，長(zhǎng)I?2cm)按10:1:10:0.5比例混合均勻。恒溫125°C條件下，置于熱壓機(jī)反復(fù)壓制10次，得到聚丙烯纏結(jié)活性炭粒子尼龍纖維增強(qiáng)型復(fù)合多孔薄膜。該膜材料具有形穩(wěn)性較高的特點(diǎn)，可用于過(guò)濾氣體中的有機(jī)成分或油水分離過(guò)程。
[0023]實(shí)施例4
[0024]—種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜，所述膜材料由過(guò)濾層與加強(qiáng)筋復(fù)合而成。其中過(guò)濾層為具有粒子纏結(jié)的微觀形貌結(jié)構(gòu)的多孔薄膜材料，加強(qiáng)層為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)無(wú)紡布。
[0025]將納米銀顆粒(平均粒徑25nm)、聚偏氟乙烯乳液(55%wt)和去離子水按5:2:5比例混合均勻。恒溫95°C條件下，置于熱壓機(jī)壓制，得到偏四氟乙烯纏結(jié)納米銀顆粒多孔薄膜。將所得薄膜用塑料鉚釘與PET無(wú)紡布進(jìn)行鉚合，得到具有高機(jī)械強(qiáng)度的增強(qiáng)型粒子纏結(jié)膜。該膜材料可用于殺菌過(guò)濾過(guò)程或者作為負(fù)載型催化劑。
[0026]為了降低滲透阻力，傳統(tǒng)的均一對(duì)稱膜組件厚度通常為毫米甚至微米級(jí)別，因此不能保障膜組件的強(qiáng)度性能，而導(dǎo)致其使用壽命不長(zhǎng)。在適當(dāng)溫度壓力條件下，通過(guò)使用貼合、熱壓、植入、鉚合、縫合等不同手段，將PET無(wú)紡薄膜、不銹鋼鐵絲網(wǎng)、尼龍纖維加強(qiáng)筋等復(fù)合強(qiáng)化組分與均一對(duì)稱膜進(jìn)行復(fù)合。復(fù)合層能夠?qū)?duì)稱膜起到保護(hù)作用，使其機(jī)械性能得到加強(qiáng)，延長(zhǎng)使用壽命。
[0027]復(fù)合結(jié)構(gòu)也有利于調(diào)節(jié)過(guò)濾膜的選擇滲透性，可選擇具有不同孔隙率和滲透阻力的復(fù)合層來(lái)滿足不同過(guò)濾介質(zhì)的需求。
[0028]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法，其特征是:以功能強(qiáng)化層、網(wǎng)、筋為原料，結(jié)合粒子纏結(jié)成型制備微孔材料的方法，在粒子纏結(jié)成型制備微孔材料的制備過(guò)程中或者在粒子纏結(jié)成型制備微孔材料成型后，將功能強(qiáng)化層、網(wǎng)、筋與微孔材料進(jìn)行復(fù)合成膜，得到復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法，其特征是:所述的功能強(qiáng)化層、網(wǎng)、筋的材質(zhì)為純金屬或其合金、天然產(chǎn)物、純化合物、有機(jī)聚合物中的一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法，其特征是:所述的純金屬為鐵、銅、鉛、鋁、金、鈀、絡(luò)、鉭、錫、銀、鎳、鈦，合金為碳鋼、不銹鋼、鈦合金、鉛合金、錫銻合金、哈氏合金，天然產(chǎn)物為植物纖維、動(dòng)物纖維、礦物纖維及由相應(yīng)纖維構(gòu)成的網(wǎng)狀或?qū)訝钗铮兓衔餅榫哂邪魻罨蜥槧钔庑蔚木w化合物，有機(jī)聚合物為分子量大于100D的有機(jī)分子聚合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法，其特征是:所述的功能強(qiáng)化層、網(wǎng)、筋的結(jié)構(gòu)是薄膜、網(wǎng)孔布或板、開(kāi)孔板、織物、氈狀物、海綿狀物、蜂窩狀物、粘結(jié)或燒結(jié)粒子堆積狀物、條帶狀物、棒狀物、絲束、纖維中的一種或多種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法，其特征是:所述的復(fù)合成膜的方法為貼合、鉚合、縫合、粘結(jié)、澆鑄、焊接、燒結(jié)、熱壓、植入、混雜、包裹中的一種或多種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法，其特征是:所述的復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料通過(guò)剪裁、壓折、鈑金的機(jī)械加工方式對(duì)外觀形貌進(jìn)行二次處理。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料的制備方法，其特征是:所述的復(fù)合粒子纏結(jié)多孔膜材料具有粒子纏結(jié)的微觀形貌結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B01D69/12GK105944577SQ201610543587
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】王龍耀, 宋賽華, 王嵐, 趙宇培, 陳群
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)