一种铜镍合金多孔膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种铜镍合金多孔膜，按质量百分比计，括铜20％～80％、钛1％～10％，余量为镍，铜镍合金多孔膜的平均孔径为0.1μm～10μm，该铜镍合金多孔膜的平均厚度为0.5mm～5mm。本发明专利技术提供的铜镍合金多孔膜及其制备方法制备的铜镍合金多孔膜可折弯，并且过滤效果好。并且过滤效果好。并且过滤效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种铜镍合金多孔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于铜镍合金过滤材料
，具体涉及一种铜镍合金多孔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]膜分离技术是一种低能耗和高效率的分离技术，是解决空气、水污染的有效手段之一。膜分离所用的膜材料主要有机多孔膜、陶瓷多孔膜、金属多孔膜。有机多孔膜材料因其过滤效率高、过滤精度大、且具有极好的柔性而被广泛应用，但有机膜本身具有较差的力学性能、热稳定性能导致应用环境受限、工作寿命短，且有机膜易滋生细菌，滋生细菌后在过滤过程中反而成为了一个细菌分散源，会对人体健康造成损害。而陶瓷多孔膜由于本省硬度大脆性大，因此应用十分受限。相比之下，多孔金属膜具有独特的理想性能组合，具有高强度、高韧性，以及优异的抗菌性、热稳定性和力学性能等，同时多孔金属膜材料的过滤方式为物理拦截过滤精度高。相比有机多孔膜的易受影响的静电吸附过滤机理，除非膜层遭到破坏过滤精度不变。
[0003]但是目前的多孔金属膜材料膜层不具有柔性，过滤精度较差，过滤时常较短。使现有技术中的多孔金属膜材料膜不能够较好的应用于要求较高的领域，例如不能较好的应用于腹腔镜手术中的过滤。由于腔镜手术气体成分组成复杂、且过滤工作环境为手术场景，有害气体过滤存在较高的技术难度，过滤设备需要体积小，因而需要过滤材料需要更高的过滤精度及过滤效果，并且保持长有效过滤时间。但现有的多孔金属膜材料膜难以达到上述要求。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种过滤效果较好的铜镍合金多孔膜及其制备方法。/>[0005]本专利技术提供一种铜镍合金多孔膜，按质量百分比计，包括铜20％～80％、钛1％～10％，余量为镍，铜镍合金多孔膜的平均孔径为0.1μm～10μm，进一步为1μm～5μm。
[0006]本专利技术提供的铜镍合金多孔膜，铜含量较多，具有优异的杀菌效果。当以平均孔径计算时，平均孔径为1～5微米，孔径较小，并且孔均一，整体过滤效果较好，本实施例中所指的平均孔径可以由以下方法测试得到：测试任意几个孔径的大小，然后取平均值。当以最大孔径计算时，本专利技术提供的铜镍合金多孔膜最大孔径小于10μm，使得过滤精度较高，具有较好的过滤效果。
[0007]本专利技术提供的铜镍合金多孔膜具有片状的钛氧化物，有利于增大比表面积和协同提高铜的灭菌性能。本专利技术提供的铜镍合金多孔膜24小时金黄色葡萄球菌的抗菌率可达到99.90％以上，有效过滤时长大于4小时。
[0008]优选地，铜镍合金多孔膜包括具有镍和铜复合的多孔金属基底，及位于金属基底表面的氧化物，氧化物的平均尺寸为0.1μm～0.5μm。多孔金属基底赋予了多孔膜高的孔隙
度及过滤精度、大的通量及出色的柔性，而孔隙表面的高价铜钛氧化物赋予了多孔膜更大的比表面积及出色的抗菌性能。
[0009]优选地，氧化物包括钛氧化物，氧化物还包括镍氧化物和/或铜氧化物，钛引入可以获得片状钛氧化物，有利于增大比表面积和协同提高铜的灭菌性能。
[0010]优选地，金属基底为在泡沫镍上镀铜得到，以泡沫镍为基板，通过电沉积方式在泡沫镍表面电镀铜，获得镍/铜双金属复合材料的金属基底。镀铜层的平均厚度为50μm～200μm，镀铜层的铜含量为铜镍合金多孔膜总质量的30％～60％。将镀铜件进一步在氢化钛粉浆料中浸泡、挂浆，在复合材料表面负载部分氢化钛粉。通过控制条件下的1000℃～1200℃高温烧结后获得部分钛合金化的镍铜合金纸型多孔膜。随后将合金膜进行特殊的预氧化处理，预氧化选择性使合金表面形成微、纳米尺度的铜钛氧化物，产生高价铜钛离子，其中钛引入可以获得片状钛氧化物，有利于增大比表面积和协同提高铜的灭菌性能。
[0011]本专利技术提供的铜镍合金多孔膜的制备方法，包括如下步骤：
[0012]S1、以泡沫镍为基板，将泡沫镍基板用酸性溶液进行酸洗，酸洗后通过无水乙醇进行反复清洗，清洗干净后通过真空干燥箱进行干燥。酸洗选用盐酸或硝酸溶液，酸含量为0.5mol/L～2mol/L，酸洗时间为5min～20min；干燥的压力为20kPa～40kPa，干燥温度50℃～80℃，干燥时间1h～2h。泡沫镍基板的厚度为0.5mm～5mm，孔隙度为55％～75％。
[0013]在预处理后的泡沫镍基板其表面沉积铜，获得金属基底；具体方法为：在硫酸铜的酸性溶液中通过电沉积方式在多孔基体上电镀铜，获得镍/铜双金属复合材料的金属基底。其中，硫酸铜的酸性溶液：硫酸铜含量为100g/L～200g/L，硫酸含量为20g/L～60g/L。电流密度为1A/dm2～5A/dm2，电镀时间为6h～10h。控制最终镀层厚度为50μm～200μm，镀铜含量为最终成品设计总质量的30％～60％。
[0014]S2、将金属基底在氢化钛粉浆料中浸泡然后干燥，得到负载氢化钛粉的复合材料，具体方法为：将镍/铜双金属复合材料的金属基底放入含有氢化钛粉的酒精浆料中浸泡、挂浆，在孔内负载上氢化钛粉后干燥。其中氢化钛粉粒度为3μm～10μm。氢化钛的选择是为了避免钛元素在制备中氧化，而导致合金化不完全。并且氢化钛在烧结过程中产生氢气，也能够还原材料以及造孔的作用。
[0015]酒精浆料在浸泡前和浸泡时充分搅拌，其中氢化钛质量分数为1％～3％，含量过高会导致钛的过多加入和孔隙的堵塞。挂载钛粉含量为最终成品设计总质量的2％～8％。干燥工艺：真空干燥箱，干燥压力相对于大气压100kpa为负压，压力值为20kPa～40kPa，可避免严重氧化。干燥温度50℃～80℃，干燥时间1～2h。
[0016]S3、将复合材料经过1000℃～1200℃的高温烧结。所采用烧结方式为真空烧结，烧结气压为负压，压力值为10
‑2Pa～10Pa，烧结温度为1020℃～1200℃，最高温时间为2～3h。
[0017]具体方法为：将负载有氢化钛粉末的镍/铜双金属多孔复合材料的金属基底，放入真空烧结炉中进行烧结，烧结后获得部分钛合金化的镍铜合金纸型多孔膜。
[0018]S4、将步骤S3处理后的材料进行预氧化处理，预氧化处理的出路温度为500℃～700℃。在低温下铜和钛难以被氧化为具有杀菌效果的高价氧化物，并且在600℃以上的氧化能够促使钛生成致密且稳定的氧化物；也避免过高温度下氧化深度过深，导致多孔膜失去柔性。处理时间为4h～8h，预氧化气氛中氧气含量为1％～5％，其余为氮气。低氧分压是为了避免氧化深度过深，导致多孔膜失去柔性。
[0019]本专利技术提供的铜镍合金多孔膜可用于作为腹腔镜净化材料。由于腔镜手术气体成分组成复杂、且过滤工作环境为手术场景，有害气体过滤存在较高的技术难度。特殊的工作环境给过滤设备及材料提出了更高的要求：过滤设备需要体积小、使用简便，不影响医护人员正常操作；因而过滤材料需要更高的过滤精度及过滤效果，并且保持长的有效过滤时间，同时由于在中使用，过滤材料还必须具有易消毒的特点，并且本身具有抗菌效果，以保证手术安全。
[0020]本专利技术提供的铜镍合金多孔膜厚度较薄，均厚度为0.5mm～5mm，较薄的膜厚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜镍合金多孔膜，其特征在于，按质量百分比计，包括铜20％～80％、钛1％～10％，余量为镍，所述铜镍合金多孔膜的平均孔径为0.1μm～10μm。2.如权利要求1所述的铜镍合金多孔膜，其特征在于，所述铜镍合金多孔膜的平均厚度为0.5mm～5mm。3.如权利要求1所述的铜镍合金多孔膜，其特征在于，所述铜镍合金多孔膜包括具有镍和铜复合的多孔金属基底及位于所述金属基底表面的氧化物。4.如权利要求3所述的铜镍合金多孔膜，其特征在于，所述氧化物的平均尺寸为0.1μm～0.5μm。5.如权利要求3所述的铜镍合金多孔膜，其特征在于，所述氧化物包括钛氧化物，所述氧化物还包括镍氧化物和/或铜氧化物。6.如权利要求3所述的铜镍合金多孔膜，其特征在于，所述金属基底为在泡沫镍上镀铜得到，所述镀铜层的平均厚度为50μm～200μm，所述镀铜层的铜含量为所述铜镍合金多孔膜总质量的30％～60％。7.如权利要求1所述的铜镍合金多孔膜，其特征在于，所述铜镍合金多孔膜用于作为腹腔镜净化材料。8.如权利要求1～7任一项所述的铜镍合金多孔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、以泡沫镍为基板，在泡沫镍基板表面沉积铜，获得金属基底；S2、将所述金属基底在氢化钛粉浆料中浸泡然后干燥，得到负载氢化钛粉的复合材料；S3、将所述复合材料经过1000℃～1200℃的高温烧结。9.如权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯路利，林嘉晏，康希越，李嘉荣，张惠斌，陈帅鹏，王重贺，钱贤晢，唐文武，任彩，贺庆林，
申请(专利权)人：长沙艾拓沐新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：