CN104001430B - 一种采用废旧反光膜制备金属铝-炭复合纳滤膜的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用废旧反光膜制备金属铝-炭复合纳滤膜的工艺方法，其特征在于以价格低廉的废旧反光膜为原料，通过粘合剂和孔径控制剂加入量以及炭化条件可制备具有不同平均孔径和孔径分布的用于满足不同分离目的的孔隙结构发达、分离性能好的金属铝-炭复合纳滤膜。本发明解决了金属铝-炭复合纳滤膜制备成本较高、工艺复杂、有机溶剂污染等问题，提供了一种成本低、生产工艺简单、易于工业化、无污染的金属铝-炭复合纳滤膜的制备方法，可用于制备不同分离要求的金属铝-炭复合纳滤膜。

Description

一种采用废旧反光膜制备金属铝-炭复合纳滤膜的工艺方法

技术领域：

本发明涉及一种金属铝-炭复合纳滤膜的制备方法，尤其涉及一种采用废旧反光膜制备金属铝-炭复合纳滤膜的工艺方法，属于新材料技术领域。

背景技术：

近年来，为提高农作物及果品的收成和质量，反光膜被广泛应用于农业生产的各个领域。反光膜重量很轻，且表面镀有金属反光层，具有导电性，遇有大风天气，很容易刮到电力线路上，引起跳闸、停电、甚至造成人身触电死亡事故，严重影响了电网的安全运行。据统计，因反光膜造成的线路故障，每年均占到故障总数的30%以上，且有上升趋势，因此，供电部门每年需要花费大量的人力、物力对其进行清理。然而，如何处置收购回来的反光膜，成为社会和电力行业不可忽视的难题。金属铝-炭复合纳滤膜作为一种新型的膜分离材料，引起了广大科研人员的高度重视，这主要由于金属铝-炭复合纳滤膜具有：（1）热稳定性好。金属铝-炭复合纳滤膜在有氧的情况下可在高达400℃的温度下应用，在无氧的情况下能经受800℃以上的高温；（2）化学稳定性好。可以在有机蒸汽或溶剂、非氧化性酸或碱存在的环境下应用；（3）孔径可控。相同原材料可通过选择不同的条件制备出用于不同分离目的的金属铝-炭复合纳滤膜；（4）金属铝-炭复合纳滤膜的使用寿命长并可再生；（5）能耗低。与传统的分离过程如精馏、吸附相比，金属铝-炭复合纳滤膜分离不需要发生相变化，而且分离过程在常温下进行，无须对分离物料加热。

目前，金属铝-炭复合纳滤膜的生产大都采用溅射法或蒸镀法，这两种方法都需要纯铝做原料，通过高温过程来镀膜，这两种方法无论从资源或能源方面都是非常浪费的，另外，这两种方法得到的膜是致密的，没有孔结构。

发明内容：

本发明的目的在于克服已有技术的不足而提供一种成本低、生产工艺简单、易于工业化的采用废旧反光膜制备金属铝-炭复合纳滤膜的工艺方法，其制备的金属铝-炭复合纳滤膜机械强度高、孔隙结构发达、分离性能好。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：一种采用废旧反光膜制备金属铝-炭复合纳滤膜的工艺方法，其特征在于其包括如下步骤：

(1) 先将废旧反光膜超声清洗，然后将其在常温下阴干，并置于两块石墨板之间保存至少24小时；

(2) 将粘合剂和孔径控制剂混合均匀；

(3) 从石墨板间取出反光膜，将粘合剂和孔径控制剂的混合物均匀平整的涂在反光膜的表面，取另一反光膜粘在其上面；再将反光膜放入无版缝模压机内，控制成型压力在0.2～6Mpa之间，使两片反光膜紧密粘合在一起；

（4）将处理好的反光膜放入炭化炉中，在惰性气体保护下升温炭化，冷却到20-50℃得到金属铝-炭复合纳滤膜。

为了进一步实现本发明的目的，所述的废旧反光膜为喷涂铝基反光层的PET基质膜。

为了进一步实现本发明的目的，所述的粘结剂的加入量为粘合剂和孔径控制剂的混合物总质量的85%～99%。

为了进一步实现本发明的目的，所述的粘合剂为环氧树脂胶、聚酯树脂胶、聚硅烷基树脂胶中的一种。

为了进一步实现本发明的目的，所述的孔径控制剂为沸石、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、磁性氧化铁的一种或一种以上的混合物。

为了进一步实现本发明的目的，所述的（4）步骤中惰性气氛下炭化，惰性气体为氮气、氩气，升温速率为2～10℃/min，炭化终温为200～1000℃，并在此温度下恒温30～240min。

    本发明同已有技术相比可产生如下积极效果：申请人通过大量的调查和实验研究，发现可以采用废旧反光膜制备具有高价值的金属铝-炭复合纳滤膜，其具有如下优点：

(1) 采用废旧反光膜为前驱体材料制备的金属铝-炭复合纳滤膜不仅生产成本低，可有效利用废旧塑料，而且还具有较高的孔隙率和通量，孔隙结构均匀、机械强度高。

(2) 金属铝-炭复合纳滤膜的平均孔径和孔径分布易于控制。本发明通过改变孔径控制剂和粘结剂的种类、加入量以及炭化条件可制备出用于不同分离要求的金属铝-炭复合纳滤膜。

(3) 制备的金属铝-炭复合纳滤膜孔隙率高，机械强度大，而且表面光滑无缺陷。

具体实施方式：

    下面对本发明的具体实施方式做详细说明：

实施例1：

将两片废旧的喷涂铝基反光层的PET基质膜超声清洗，然后将其在常温下阴干，放置于两块石墨板之间保存48小时，压平。分别称取95g环氧树脂胶和5gβ沸石放入混料器中混合均匀，然后将混合物均匀平整的涂在其中一片反光膜的表面，取另一片反光膜粘在其上面；再将反光膜放入无版缝模压机内，控制成型压力在0.2～6Mpa之间，使两片反光膜紧密粘合在一起；放入炭化炉中，在氩气保护下，以10℃/min的升温速率升至1000℃并恒温30min，待其冷却到50℃便可取出。 经过测试，金属铝-炭复合纳滤膜的平均孔径为0.1-2nm，孔隙率为34%。在20℃，0.1-0.5Mpa下对分散染料的截留率在70-90%。

实施例2：

将两片废旧反光膜超声清洗，然后将其在常温下阴干，放置于两块石墨板之间保存36小时，压平。分别称取99g聚硅烷树脂和1g MCM41沸石放入超声装置中混合均匀，然后将混合物均匀平整的涂在其中一片反光膜的表面，取另一片反光膜粘在其上面；再将反光膜放入无版缝模压机内，控制成型压力在0.2～6Mpa之间，使两片反光膜紧密粘合在一起；放入炭化炉中，在氮气保护下，以6℃/min的升温速率升至500℃并恒温120min，待其冷却到35℃便可取出。经过测试，金属铝-炭复合纳滤膜的平均孔径为0.1-2nm，孔隙率为32%。在20℃，0.1-0.5Mpa下对分散染料的截留率在70-90%。

实施例3：

将两片废旧的喷涂铝基反光层的PET基质膜超声清洗，然后将其在常温下阴干，放置于两块石墨板之间保存24小时，压平。分别称取85g聚硅烷基树脂胶和5g纳米二氧化硅、5g纳米二氧化钛、5g磁性氧化铁放入超声装置中混合均匀，然后将混合物均匀平整的涂在其中一片反光膜的表面，取另一片反光膜粘在其上面；再将反光膜放入无版缝模压机内，控制成型压力在0.2～6Mpa之间，使两片反光膜紧密粘合在一起；放入炭化炉中，在氩气保护下，以2℃/min的升温速率升至300℃并恒温240min，待其冷却到20℃便可取出。 经过测试，金属铝-炭复合纳滤膜的平均孔径为0.1-2nm，孔隙率为34%。在20℃，0.1-0.5Mpa下对分散染料的截留率在80-90%。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种采用废旧反光膜制备金属铝-炭复合纳滤膜的工艺方法，其特征在于其包括如下步骤：

(1) 先将废旧反光膜超声清洗，然后将其在常温下阴干，并置于两块石墨板之间保存至少24小时，所述的废旧反光膜为喷涂铝基反光层的PET基质膜；

(2) 将粘合剂和孔径控制剂混合均匀；

(3) 从石墨板间取出反光膜，将粘合剂和孔径控制剂的混合物均匀平整的涂在反光膜的表面，取另一反光膜粘在其上面；再将反光膜放入无版缝模压机内，控制成型压力在0.2～6Mpa之间，使两片反光膜紧密粘合在一起；

（4）将处理好的反光膜放入炭化炉中，在惰性气体保护下升温炭化，冷却到20-50℃得到金属铝-炭复合纳滤膜。

2.根据权利要求1所述的一种采用废旧反光膜制备金属铝-炭复合纳滤膜的工艺方法，其特征在于所述的粘结剂的加入量为粘合剂和孔径控制剂的混合物总质量的85%～99%。

3.根据权利要求1或2所述的一种采用废旧反光膜制备金属铝-炭复合纳滤膜的工艺方法，其特征在于所述的粘合剂为环氧树脂胶、聚酯树脂胶、聚硅烷基树脂胶中的一种。

4.根据权利要求1或2所述的一种采用废旧反光膜制备金属铝-炭复合纳滤膜的工艺方法，其特征在于所述的孔径控制剂为沸石、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、磁性氧化铁的一种或一种以上的混合物。

5.根据权利要求1一种采用废旧反光膜制备金属铝-炭复合纳滤膜的工艺方法，其特征在于所述的（4）步骤中惰性气氛下炭化，惰性气体为氮气、氩气，升温速率为2～10℃/min，炭化终温为200～1000℃，并在此温度下恒温30～240min。