一种不易堵孔的空气净化过滤膜及制备方法技术

本发明专利技术涉及空气净化材料的技术领域，提供了一种不易堵孔的空气净化过滤膜及制备方法。本发明专利技术先利用激光在不锈钢板表面刻蚀形成密集的圆台状凹孔，然后以钢板为模板制备了表面具有圆台状凸起的聚四氟乙烯板，再以聚四氟乙烯板为模板，在模板表面形成细菌纤维素膜，控制膜的厚度小于圆台状凹孔的深度，即可得到孔径渐变的细菌纤维素多孔膜。该细菌纤维素膜上具有致密的孔径渐变的贯穿微孔，使得从小孔径一侧进入膜孔的颗粒物容易从大孔径一侧排出，从而有效防止膜孔堵塞。

【技术实现步骤摘要】
一种不易堵孔的空气净化过滤膜及制备方法
本专利技术属于空气净化材料的
，提供了一种不易堵孔的空气净化过滤膜及制备方法。
技术介绍
随着电力、建材、冶金、化工等工业的快速发展，空气污染越来越严重，雾霾就是目前常见的污染现象。研究表明，PM2.5颗粒物的浓度水平与呼吸系统、心肺疾病的发病率及死亡率有不可忽视的关系。治理雾霾污染的主要方案为污染物源头治理和气体终端过滤。目前，源头治理存在见效慢、监管难等问题，终端过滤成为人们获取洁净空气的重要途径。空气过滤膜可用于终端过滤，除去空气中一定粒径的颗粒物。但是，空气净化过滤膜在使用一定时间后，颗粒物在膜表面及膜孔内吸附沉积，造成膜孔堵塞，过滤效率降低。膜表面的颗粒物可以通过清洗等方式除去，而膜孔内的颗粒物难以通过常规方法除去，最终导致过滤膜失效报废，使用寿命缩短。解决这一问题有两个途径：一是开发不易堵孔的过滤膜，二是研究除去膜孔内颗粒物的有效方法。
技术实现思路
可见，现有空气净化过滤膜具有膜孔易堵塞的缺陷，导致过滤膜的过滤效率降低，使用寿命缩短。鉴于此，本专利技术提出一种不易堵孔的空气净化过滤膜及制备方法，通过在细菌纤维素膜上形成致密的孔径渐变的贯穿微孔，使得从小孔径一侧进入膜孔的颗粒物容易从大孔径一侧排出，从而有效防止膜孔堵塞。为实现上述目的，本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种不易堵孔的空气净化过滤膜的制备方法，所述过滤膜制备的具体步骤如下：（1）取厚度为3mm的不锈钢板，将表面清洗干净，然后采用激光在钢板表面打出密集的圆台状凹孔，并再次清洗干净；所述圆台状凹孔的深度为20μm，上表面直径为3μm，下表面直径为1.5μm，相邻凹孔的中心点间距为3μm；（2）将均苯三甲酸、对羟基吡啶溶于无水乙醇中得到溶液A，将硝酸银溶于无水乙醇中得到溶液B；（3）将钢板有凹孔的一面向上放置，先将溶液A喷雾在钢板表面，再将溶液B喷雾在钢板表面，在50~60℃下加热1~2h，在钢板表面形成超分子凝胶层，然后将熔融聚四氟乙烯均匀涂敷于钢板表面，再取一块聚四氟乙烯板贴合在钢板表面，施加0.2~0.3MPa压力，自然冷却至室温后，浸入氨水中分离，得到表面具有圆台状凸起的聚四氟乙烯板，即为制备空气净化膜的模板；（4）将模板有凸起的一面向上放置，先将溶液A喷雾在模板表面，再将溶液B喷雾在模板表面，在50~60℃下加热1~2h，在模板表面形成超分子凝胶层，然后将细菌纤维素溶于NMMO/H2O溶剂中得到铸膜液，喷雾沉积于模板表面，再喷无水乙醇促进凝固，待膜层完全固化后，浸入氨水中分离，得到不易堵孔的空气净化过滤膜。优选的，步骤（2）所述溶液A中，均苯三甲酸、对羟基吡啶、无水乙醇的质量比为1.2~1.5：10~12：100。优选的，步骤（2）所述溶液B中，硝酸银、无水乙醇的质量比为1~2：100。优选的，步骤（3）所述溶液A、溶液B的喷雾质量比为3：2。优选的，步骤（3）所述熔融聚四氟乙烯的涂敷厚度为40~60μm。优选的，步骤（3）所述聚四氟乙烯板的厚度为1~3mm。优选的，步骤（4）所述溶液A、溶液B的喷雾质量比为3：2。优选的，步骤（4）所述铸膜液中，细菌纤维素、NMMO、H2O的质量比为2：90：10。优选的，步骤（4）所述铸膜液喷雾沉积的厚度为15~18μm。虽然激光打孔几乎不受材料限制，但是，当直接采用激光在细菌纤维素膜上进行刻蚀时，容易导致膜材热变形。因此，本专利技术先利用激光在不锈钢板表面刻蚀形成密集的圆台状凹孔，然后以钢板为模板制备了表面具有圆台状凸起的聚四氟乙烯板，再以聚四氟乙烯板为模板，在模板表面形成细菌纤维素膜，控制膜的沉积厚度小于圆台状凹孔的深度，即可得到孔径渐变的细菌纤维素多孔膜。进一步的，试验发现，当采用常规脱模剂时，制得的聚四氟乙烯板表面的凸起形状容易改变，难以保持良好的圆台状，并且，聚四氟乙烯板与细菌纤维素膜分离时，较薄的膜层容易变形或破裂，使膜孔结构改变。鉴于此，本专利技术分别配置了均苯三甲酸/对羟基吡啶的无水乙醇溶液（溶液A），以及银离子的无水乙醇溶液（溶液B）。在模板表面，均苯三甲酸与对羟基吡啶在合适的温度下通过分子间氢键组装形成二维有序的超分子凝胶层，并与银离子配位结合为稳定凝胶，从而在模板表面形成很薄的超分子凝胶层。在制备完成后，通过浸入氨水中，氨水作为竞争配体，可使超分子凝胶分解，从而实现钢板与聚四氟乙烯板、聚四氟乙烯板与细菌纤维素膜的分离。溶液A与溶液B在50~60℃下加热形成的超分子凝胶层，起到类似于脱模剂的作用，并且克服了常规脱模剂的缺陷。本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的一种不易堵孔的空气净化过滤膜。该过滤膜具有致密的孔径渐变的贯穿微孔，用于空气净化时，空气从小孔径一侧进入，从大孔径一侧排出，空气中粒径大于小孔径的颗粒物不能通过膜层而被过滤除去。由于出口侧的孔径大于入口侧，并且在膜内部孔径是逐渐增大的，使得从小孔径一侧进入膜孔的颗粒物容易从大孔径一侧排出，从而防止膜孔堵塞。本专利技术提供的空气净化过滤膜，以及该膜的制备方法，与现有技术相比，其有益效果为：1.本专利技术的制备方法，通过在细菌纤维素膜上形成致密的孔径渐变的贯穿微孔，使得从小孔径一侧进入膜孔的颗粒物容易从大孔径一侧排出，从而有效防止膜孔堵塞。2.本专利技术的制备方法，先制备具有圆台状凹孔的不锈钢模板，然后以不锈钢模板制备具有圆台状凸起的聚四氟乙烯模板，再以聚四氟乙烯模板制备具有孔径渐变贯穿微孔的细菌纤维素膜，避免了直接在细菌纤维素膜上激光刻蚀导致膜材热变形的缺陷。3.本专利技术的制备方法，通过在模板表面形成超分子凝胶层，起到类似于脱模剂的作用，该超分子凝胶层在遇到氨水时发生分解，从而实现钢板与聚四氟乙烯板、聚四氟乙烯板与细菌纤维素膜的分离，有利于保持聚四氟乙烯板表面的圆台状凸起形状，并且不会造成细菌纤维素膜变形或破裂。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1（1）取厚度为3mm的不锈钢板，将表面清洗干净，然后采用激光在钢板表面打出密集的圆台状凹孔，并再次清洗干净；所述圆台状凹孔的深度为20μm，上表面直径为3μm，下表面直径为1.5μm，相邻凹孔的中心点间距为3μm；（2）将均苯三甲酸、对羟基吡啶溶于无水乙醇中得到溶液A，将硝酸银溶于无水乙醇中得到溶液B；溶液A中，均苯三甲酸、对羟基吡啶、无水乙醇的质量比为1.2：12：100；溶液B中，硝酸银、无水乙醇的质量比为1：100；（3）将钢板有凹孔的一面向上放置，先将溶液A喷雾在钢板表面，再将溶液B喷雾在钢板表面，溶液A、溶液B的喷雾质量比为3：2，在60℃下加热1h，在钢板表面形成超分子凝胶层，然后将熔融聚四氟乙烯均匀涂敷于钢板表面，涂敷厚度为60μm，再取一块厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不易堵孔的空气净化过滤膜的制备方法，其特征在于，所述过滤膜制备的具体步骤如下：/n（1）取厚度为3mm的不锈钢板，将表面清洗干净，然后采用激光在钢板表面打出密集的圆台状凹孔，并再次清洗干净；所述圆台状凹孔的深度为20μm，上表面直径为3μm，下表面直径为1.5μm，相邻凹孔的中心点间距为3μm；/n（2）将均苯三甲酸、对羟基吡啶溶于无水乙醇中得到溶液A，将硝酸银溶于无水乙醇中得到溶液B；/n（3）将钢板有凹孔的一面向上放置，先将溶液A喷雾在钢板表面，再将溶液B 喷雾在钢板表面，在50~60℃下加热1~2h，在钢板表面形成超分子凝胶层，然后将熔融聚四氟乙烯均匀涂敷于钢板表面，再取一块聚四氟乙烯板贴合在钢板表面，施加0.2~0.3MPa压力，自然冷却至室温后，浸入氨水中分离，得到表面具有圆台状凸起的聚四氟乙烯板，即为制备空气净化膜的模板；/n（4）将模板有凸起的一面向上放置，先将溶液A喷雾在模板表面，再将溶液B 喷雾在模板表面，在50~60℃下加热1~2h，在模板表面形成超分子凝胶层，然后将细菌纤维素溶于NMMO/H

【技术特征摘要】
1.一种不易堵孔的空气净化过滤膜的制备方法，其特征在于，所述过滤膜制备的具体步骤如下：
（1）取厚度为3mm的不锈钢板，将表面清洗干净，然后采用激光在钢板表面打出密集的圆台状凹孔，并再次清洗干净；所述圆台状凹孔的深度为20μm，上表面直径为3μm，下表面直径为1.5μm，相邻凹孔的中心点间距为3μm；
（2）将均苯三甲酸、对羟基吡啶溶于无水乙醇中得到溶液A，将硝酸银溶于无水乙醇中得到溶液B；
（3）将钢板有凹孔的一面向上放置，先将溶液A喷雾在钢板表面，再将溶液B喷雾在钢板表面，在50~60℃下加热1~2h，在钢板表面形成超分子凝胶层，然后将熔融聚四氟乙烯均匀涂敷于钢板表面，再取一块聚四氟乙烯板贴合在钢板表面，施加0.2~0.3MPa压力，自然冷却至室温后，浸入氨水中分离，得到表面具有圆台状凸起的聚四氟乙烯板，即为制备空气净化膜的模板；
（4）将模板有凸起的一面向上放置，先将溶液A喷雾在模板表面，再将溶液B喷雾在模板表面，在50~60℃下加热1~2h，在模板表面形成超分子凝胶层，然后将细菌纤维素溶于NMMO/H2O溶剂中得到铸膜液，喷雾沉积于模板表面，再喷无水乙醇促进凝固，待膜层完全固化后，浸入氨水中分离，得到不易堵孔的空气净化过滤膜。


2.根据权利要求1所述一种不易堵孔的空气净化过滤膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述溶液A中，均苯三甲酸、对羟基吡啶、无水乙醇的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋涛，
申请(专利权)人：成都其其小数科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51