CN114146490B - 一种用于强酸强碱的超效过滤复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于强酸强碱超效过滤的复合材料及其制备方法。该复合材料为多层结构，两侧外层为毫米孔膜，中间层为纳米孔膜。制备工艺主要步骤包括：1）根据提前计算的工艺参数，制备经纬向异性的单层膜；2）两层或两层以上单层膜经纬向交错叠合，复合制备纳米孔膜；3）制备单层毫米孔膜；4）通过复合折叠设备将毫米孔膜与纳米孔膜复合折叠成过滤材料。本发明中的毫米孔膜赋予复合材料的强度、硬挺度和毫米粗效过滤的性能，纳米孔膜赋予复合材料超效过滤的性能。本发明中的复合材料具有极其稳定的化学性能，长期耐强酸、强碱，过滤性能优异，液体通量高，适用于强酸强碱的超效过滤。

Description

一种用于强酸强碱的超效过滤复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于强酸强碱超效过滤的复合材料及其制备方法，属于特殊过滤材料领域。
背景技术
近年来中国集成电路（IC）产业迅猛发展，电子化学品是IC产业中重要的支撑材料之一，其质量的好坏，不但直接影响到电子产品的质量，而且对微电子制造技术的产业化有重大影响。而电子级酸、碱属于电子化学品一大类，电子级酸、碱又称高强纯酸碱，是一种微电子技术发展过程中不可缺少的关键基础化学试剂，广泛应用于半导体、超大规模集成电路的装配和加工过程。
国内外能够生产出高强酸碱的关键步骤是掌握纯化技术，而目前高效净化技术的核心便是过滤材料。本发明中的复合材料具有极其稳定的化学性能，孔径可调之纳米级别，长期耐强酸、强碱，过滤性能优异，液体通量高，适用于强酸强碱的超效过滤。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于强酸强碱超效过滤的复合材料及其制备方法，该过滤材料结构稳定，孔径可调之纳米级别，长期耐强酸、强碱，过滤性能优异，液体通量高，使用寿命长。
本发明的技术方案如下：
一种用于强酸强碱的超效过滤复合材料，该复合材料为多层结构，依次为毫米孔膜，纳米孔膜，毫米孔膜；纳米孔膜是一种多层复合膜，每一层膜经纬异性，多层膜叠加后达到经纬向同性的效果，整体纳米孔膜经纬向同性；纳米孔膜的材料孔径控制在0.005~0.5μm，液体通量为200~1400 L/(m2•h•bar)，经纬向强度5~80N；毫米孔膜孔径控制在0.2~3㎜，经纬向强度≥20N。
纳米孔膜的材料是聚四氟乙烯(PTFE)、超高分子聚乙烯（HDPE）、全氟烷氧基树脂(PFA)或乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)。
毫米孔膜的材料是聚四氟乙烯(PTFE)、超高分子聚乙烯（HDPE）、全氟烷氧基树脂(PFA)或乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)。
本发明还公开了一种用于强酸强碱的超效过滤复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）根据提前计算的工艺参数，将基带定向压拉，在一定温度热场下纵拉，再在一定温度热场下横拉，制成一层经纬向异性的单层膜；
2）根据提前计算的参数，按照要求将两层或两层以上单层膜经纬向交错叠合，再热复合制备纳米孔膜，达到整体纳米孔膜经纬向同性的性能；
3）通过成孔工艺将基板制成单层毫米孔膜；
4）将一层毫米孔膜，一层纳米孔膜，一层毫米孔膜，依次叠合，进入复合折叠设备，将毫米孔膜与纳米孔膜复合折叠成过滤复合材料。
其中：步骤（1）中基带定向压拉的倍率为0.3-2，纵拉是温度场为150-250℃，纵拉拉伸倍率为2-20，横拉是温度场为110-280℃，横拉拉伸倍率为2-15。
步骤（2）中，多层膜热复合时，叠合后剪切边缘，180-300℃热场下，100-270℃热辊下，压拉0.1-1倍。
制备毫米孔膜中的成孔工艺是热压成孔，热轧成孔，激光成孔，真空打孔。
本发明的优势在于：
1）通过多层经纬向异性的膜复合制成的纳米孔膜，孔径可以低至纳米级别，使得强酸强碱的过滤精度可以达到电子级别，摩斯级别，甚至高于摩斯级别，且液体通量高，降低了过滤能耗，强力高，提高了材料的使用寿命，能满足超精细过滤行业的不同需求。
2）纳米孔膜的生产可通过计算模拟预求的工艺控制，能更有效的控制材料的性能，如孔径的大小和分布，液体通量等。
3）通过热压成孔，热轧成孔，激光成孔，真空打孔等工艺将基板制备成毫米孔膜，孔径和孔隙率分布可调，因此可保证其能提高复合材料足够强度和硬挺度的同时，尽可能的不影响复合材料的液体通量。
附图说明
图1为本发明的复合材料的结构示意图：1-毫米孔膜，2-纳米孔膜。
图2为发明所述复合材料的毫米孔膜图片。
图3为发明所述复合材料的纳米孔膜表面形态扫描电镜图。
图4 为发明所述复合材料的纳米孔膜的叠合示意图。
具体实施例
实施例1
通过计算，将PTFE基带纵向压拉1倍，240℃热场下，纵拉拉伸4倍，180℃热场下，横拉拉伸8.5倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第一层；将PTFE基带210℃热场下，纵拉拉伸12倍，140℃热场下，横拉拉伸4倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第二层；将PTFE基带纵向压拉0.6倍，250℃热场下，纵拉拉伸3倍，190℃热场下，横拉拉伸7倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第三层；将三层膜经纬向交错叠合（如图4），剪切边缘，260℃热场下，260℃热辊下，压拉0.5倍，复合制成纳米孔膜。通过热轧成孔将PTFE基板制成孔径0.5毫米孔膜。将一层毫米孔膜，一层纳米孔膜，一层毫米孔膜，依次叠合（如图1），进入复合折叠设备，打折温度200℃，制成复合材料。具体性能见表1。
实施例2
通过计算，将HDPE基带纵向压拉0.8倍，220℃热场下，纵拉拉伸7倍，180℃热场下，横拉拉伸3倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第一层；将HDPE基带定向压拉1倍，230℃热场下，纵拉拉伸15倍，150℃热场下，横拉拉伸6倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第二层；将HDPE 基带240℃热场下，纵拉拉伸6倍，190℃热场下，横拉拉伸7倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第三层；将三层膜经纬向交错叠合（如图4），剪切边缘，260℃热场下，260℃热辊下，压拉0.5倍，复合制成纳米孔膜。通过热轧成孔将HDPE基板制成孔径0.3毫米孔膜。将一层毫米孔膜，一层纳米孔膜，一层毫米孔膜，依次叠合，进入复合折叠设备，打折温度200℃，制成复合材料。具体性能见表1。
实施例3
通过计算，将ETFE基带纵向压拉0.3倍，250℃热场下，纵拉拉伸2倍，280℃热场下，横拉拉伸3倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第一层；将ETFE基带定向压拉1倍，230℃热场下，纵拉拉伸20倍，110℃热场下，横拉拉伸6倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第二层；将ETFE 基带150℃热场下，纵拉拉伸6倍，190℃热场下，横拉拉伸7倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第三层；将三层膜经纬向交错叠合（如图4），剪切边缘，180℃热场下，100℃热辊下，压拉0.1倍，复合制成纳米孔膜。通过热轧成孔将ETFE基板制成孔径0.3毫米孔膜。将一层毫米孔膜，一层纳米孔膜，一层毫米孔膜，依次叠合，进入复合折叠设备，打折温度200℃，制成复合材料。
实施例4
通过计算，将PTFE基带纵向压拉1倍，220℃热场下，纵拉拉伸7倍，180℃热场下，横拉拉伸2倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第一层；将PTFE基带定向压拉2倍，230℃热场下，纵拉拉伸15倍，150℃热场下，横拉拉伸6倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第二层；将PTFE基带240℃热场下，纵拉拉伸6倍，190℃热场下，横拉拉伸15倍，制成一层膜备用于纳米孔膜第三层；将三层膜经纬向交错叠合（如图4），剪切边缘，300℃热场下，270℃热辊下，压拉1倍，复合制成纳米孔膜。通过热轧成孔将PFA基板制成孔径0.2毫米孔膜。将一层毫米孔膜，一层纳米孔膜，一层毫米孔膜，依次叠合，进入复合折叠设备，打折温度200℃，制成复合材料。
表1 复合材料的孔径和通量表
孔径（μm） <![CDATA[液体通量（L/(m<sup>2</sup>•h•bar)）]]>
实施例1 0.018 689
实施例2 0.12 912

Claims (7)

1.一种用于强酸强碱的超效过滤复合材料，其特征在于：该复合材料为多层结构，依次为毫米孔膜，纳米孔膜，毫米孔膜；纳米孔膜是一种多层复合膜，每一层膜经纬异性，多层膜叠加后达到经纬向同性的效果，整体纳米孔膜经纬向同性；纳米孔膜的材料孔径控制在0.005~0.5μm，液体通量为200~1400 L/(m2•h•bar)，经纬向强度5~80N；毫米孔膜孔径控制在0.2~3㎜，经纬向强度≥20N。
2.按权利要求1所述的一种用于强酸强碱的超效过滤复合材料，其特征在于：纳米孔膜的材料是聚四氟乙烯(PTFE)、超高分子聚乙烯（HDPE）、全氟烷氧基树脂(PFA)或乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)。
3.按权利要求1所述的一种用于强酸强碱的超效过滤复合材料，其特征在于：毫米孔膜的材料是聚四氟乙烯(PTFE)、超高分子聚乙烯（HDPE）、全氟烷氧基树脂(PFA)或乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)。
4.一种用于强酸强碱的超效过滤复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）根据提前计算的工艺参数，将基带定向压拉，在一定温度热场下纵拉，再在一定温度热场下横拉，制成一层经纬向异性的单层膜；
2）根据提前计算的参数，按照要求将两层或两层以上单层膜经纬向交错叠合，再热复合制备纳米孔膜，达到整体纳米孔膜经纬向同性的性能；
3）通过成孔工艺将基板制成单层毫米孔膜；
4）将一层毫米孔膜，一层纳米孔膜，一层毫米孔膜，依次叠合，进入复合折叠设备，将毫米孔膜与纳米孔膜复合折叠成过滤复合材料。
5. 按权利要求4所述的一种用于强酸强碱的超效过滤复合材料的制备方法，其特征在于： 步骤（1）中基带定向压拉的倍率为0.3-2，纵拉是温度场为150-250℃，纵拉拉伸倍率为2-20，横拉是温度场为110-280℃，横拉拉伸倍率为2-15。
6.按权利要求4所述的一种用于强酸强碱的超效过滤复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，多层膜热复合时，叠合后剪切边缘，180-300℃热场下，100-270℃热辊下，压拉0.1-1倍。
7.按权利要求4所述的一种用于强酸强碱的超效过滤复合材料的制备方法，其特征在于：制备毫米孔膜中的成孔工艺是热压成孔，热轧成孔，激光成孔，真空打孔。
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