CN211706160U

CN211706160U - 多孔薄膜

Info

Publication number: CN211706160U
Application number: CN201922144110.6U
Authority: CN
Inventors: 高麟; 罗浩; 李波; 任德忠
Original assignee: Intermet Technology Chengdu Co Ltd
Current assignee: Intermet Technology Chengdu Co Ltd
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2020-10-20
Anticipated expiration: 2029-12-04

Abstract

本实用新型公开了多孔薄膜。该多孔薄膜包括多孔支撑体和过滤结构，所述多孔支撑体为非金属材料构成的多孔材料，所述过滤结构为分布于构成多孔支撑体的非金属材料的外侧并主要附着于所述非金属材料表面的导电层，所述导电层主要由金属单质颗粒堆积而成。采用由非金属材料构成的多孔材料替代传统的金属材质的多孔支撑体，不仅可以大幅提升多孔薄膜的耐腐蚀性能，延长使用寿命，还能在很大程度上降低多孔薄膜的重量，减少搬运和安装成本。通过设置导电层，一方面可以降低多孔支撑体的孔径，提升多孔薄膜的过滤精度，另一方面可以提升多孔薄膜的导电性，这样可以使多孔薄膜在通电状态下兼具物理拦截性能和电除尘性能。

Description

多孔薄膜

技术领域

本实用新型涉及过滤材料的技术领域，具体而言，涉及多孔薄膜。

背景技术

目前柔性多孔薄膜主要采用单层金属筛网(平纹)作为多孔支撑体，其制备工艺为：先对多孔支撑体的孔隙进行填充，然后采用机械喷涂方式再在多孔支撑体的外表面喷涂一层膜材料，最后进行烧结形成柔性多孔薄膜过滤材料。

受多孔支撑体的影响，所得多孔薄膜耐腐蚀性能较差且重量较重。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供多孔薄膜，以解决现有技术中多孔薄膜存在的耐腐蚀性能较差且重量较重的技术问题。

本实用新型的第二个目的在于提供多孔薄膜，以提供具有高耐腐蚀性能和低重量的多孔薄膜存。

为了实现上述第一个目的，本实用新型提供了多孔薄膜。该多孔薄膜包括多孔支撑体和过滤结构，所述多孔支撑体为非金属材料构成的多孔材料，所述过滤结构为分布于构成多孔支撑体的非金属材料的外侧并主要附着于所述非金属材料表面的导电层，所述导电层主要由金属单质颗粒堆积而成。

采用由非金属材料构成的多孔材料替代传统的金属材质的多孔支撑体，不仅可以大幅提升多孔薄膜的耐腐蚀性能，延长使用寿命，还能在很大程度上降低多孔薄膜的重量，减少搬运和安装成本。由于非金属材料通常不导电，通过设置导电层，一方面可以降低多孔支撑体的孔径，提升多孔薄膜的过滤精度，另一方面可以提升多孔薄膜的导电性，这样可以使多孔薄膜在通电状态下兼具物理拦截性能和电除尘性能。

进一步地，所述导电层包括贵金属单质颗粒堆积层。由此，不仅导电性好，而且具有较高的杀菌性能。

进一步地，所述贵金属单质颗粒堆积层由银颗粒、钯颗粒或金颗粒堆积而成。

进一步地，所述导电层由两层贵金属单质颗粒堆积层构成。

进一步地，所述导电层还包括非贵金属单质颗粒堆积层，所述贵金属单质颗粒堆积层位于所述非贵金属单质颗粒堆积层与所述非金属材料表面之间。由此，将贵金属单质颗粒包覆于内部，可以防止贵金属单质颗粒脱落。

进一步地，所述非贵金属单质颗粒堆积层由铜颗粒、镍颗粒或钴颗粒堆积而成。这些金属单质颗粒的耐腐蚀性能好。

进一步地，所述多孔薄膜具有两层导电层。由此，导电性更好，且过滤精度更高。

进一步地，所述导电层的厚度为1～5um，所述多孔支撑体的孔径为23～48um。具有上述参数的导电层和多孔支撑体相配合，使得导电层不易脱落且导电性能优异，而所得多孔薄膜的孔径小，过滤精度高。

进一步地，所述多孔支撑体为纤维筛网或纤维毡。所述的纤维毡是由连续原丝或短切原丝不定向地通过化学粘结剂或机械作用结合在一起制成的薄片状制品。构成纤维筛网和纤维毡的纤维通常采用合成纤维，合成纤维是由合成的高分子化合物制成的，常用的合成纤维有涤纶、锦纶、丙纶、腈纶、氯纶、维纶、氨纶、聚烯烃弹力丝、聚四氟乙烯纤维等。少有采用无机非金属纤维的纤维筛网或纤维毡，如玻璃纤维。优选采用纤维直径在5μm以下的超细纤维毡，这样的纤维毡具有更高的比表面积。

进一步地，所述多孔支撑体为有机高分子材料或无机非金属材料构成的多孔材料。

为了实现上述第一个目的，本实用新型提供了多孔薄膜的制备方法。该多孔薄膜的制备方法包括以下步骤：

1)获取多孔支撑体，所述多孔支撑体为非金属材料构成的多孔材料；

2)对所述多孔支撑体的表面进行粗化和亲水性处理；

3)在构成多孔支撑体的非金属材料表面沉积导电层；

A.在多孔支撑体的表面吸附还原性离子；

B.将多孔支撑体浸渍于含有贵金属离子的第一溶液中，使第一溶液中的贵金属离子被还原性离子还原为贵金属单质颗粒并形成位于构成所述多孔支撑体的非金属材料表面的第一贵金属单质颗粒堆积层；

C.将多孔支撑体浸渍于含有非贵金属离子或贵金属离子的第二溶液中，使第二溶液中的非贵金属离子或贵金属离子转化为非贵金属单质颗粒或贵金属单质颗粒并形成位于所述第一贵金属单质颗粒堆积层表面的非贵金属单质颗粒堆积层或第二贵金属单质颗粒堆积层；

其中，步骤3)进行至少一次，即得到所述的多孔薄膜。

通过氧化还原反应进行沉积，可以使步骤B沉积的贵金属单质颗粒与多孔支撑体的结合力更强，不易脱落。先沉积贵金属单质颗粒，可以使非贵金属离子或贵金属离子在已沉积的贵金属单质颗粒的催化作用下更快速地被还原为非贵金属单质颗粒或贵金属单质颗粒。先沉积贵金属单质颗粒，后沉积非贵金属单质颗粒，可以将贵金属单质颗粒包覆在非贵金属单质颗粒的内部，进一步防止其脱落。

进一步地，步骤3)中第一贵金属单质颗粒堆积层和第二贵金属单质颗粒堆积层由同一种贵金属单质颗粒堆积而成。由此，步骤C沉积的速度更快。

进一步地，步骤3)进行两次以上时，每一层导电层由不同的金属单质颗粒堆积而成。由此，采用多种金属单质颗粒，可以具备更优异的性能。

进一步地，所述步骤B中的贵金属单质颗粒为银颗粒，所述步骤C中的非贵金属单质颗粒为铜颗粒；由此，铜颗粒可以快速地沉积。

进一步地，或所述步骤B中的贵金属单质颗粒为钯颗粒，所述步骤C中的非贵金属单质颗粒为镍颗粒。由此，镍颗粒可以快速地沉积。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为本实用新型实施例1的多孔薄膜的任一个孔隙的轴向剖视示意图。

图2为本实用新型实施例2的多孔薄膜的任一个孔隙的轴向剖视示意图。

图3为本实用新型实施例3的多孔薄膜的任一个孔隙的轴向剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：

本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

实施例1

图1为实施例1的多孔薄膜的任一个孔隙的轴向剖视示意图。如图1所示的多孔薄膜包括多孔支撑体100和过滤结构。

所述多孔支撑体100为非金属材料构成的多孔材料，所述非金属材料为有机高分子材料，所述多孔支撑体100为锦纶筛网，其孔径为45μm(对应目数为325目)，厚度为0.045mm。

所述过滤结构为分布于构成多孔支撑体100的非金属材料的外侧并主要附着于所述非金属材料表面的导电层400，所述导电层400为一层，且主要由金属单质颗粒堆积而成。所述导电层400包括贵金属单质颗粒堆积层200和非贵金属单质颗粒堆积层300200，所述贵金属单质颗粒堆积层200和非贵金属单质颗粒堆积层300200依次附着于构成多孔支撑体100的非金属材料的外侧从而使所述贵金属单质颗粒堆积层200位于所述非贵金属单质颗粒堆积层300200与所述非金属材料表面之间。所述贵金属单质颗粒堆积层200由银颗粒堆积而成。所述非贵金属单质颗粒堆积层300200由铜颗粒堆积而成。

该多孔薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)获取上述的多孔支撑体100；

2)对所述多孔支撑体100的表面进行粗化和亲水性处理：

A.将所述多孔支撑体100放入丙酮中进行超声波清洗，清洗时间为10min，温度为25℃；

B.配制油污去除溶液，该溶液中NaOH的浓度为40g/L、Na₃PO₄·12H₂O的浓度为30g/L、Na₂CO₃的浓度为20g/L，将超声波清洗后的多孔支撑体100放入该油污去除溶液中，温度为60～65℃，时间为10min，最终去除多孔支撑体100表面的油污；

C.配制改性溶液，该溶液中CrO₃的浓度为400g/L、H₂SO₄(质量分数为98％)的浓度为150mL/L，将油污去除后的多孔支撑体100放入该改性溶液中，温度为25～28℃，时间为10min，最终对所述多孔支撑体100的表面进行粗化和亲水性处理；

3)在构成多孔支撑体100的非金属材料表面沉积导电层400；

A.在多孔支撑体100的表面吸附还原性离子：配制还原性溶液，该溶液中SnCl₂·2H₂O的浓度为20g/L、HCl的浓度为40mL/L；将多孔支撑体100浸渍于该还原性溶液中，温度为25～28℃，时间为10min，最终在多孔支撑体100上吸附还原性离子Sn²⁺；

B.配制第一溶液：在浓度为3g/L的AgNO₃中滴加6mol/L的氨水溶液至沉淀溶解完全；将多孔支撑体100浸渍于该第一溶液中，温度为25～28℃，时间为10min，最终使第一溶液中的Ag⁺被Sn²⁺还原为银颗粒并形成位于构成所述多孔支撑体100的非金属材料表面的贵金属单质颗粒堆积层200；

C.配制第二溶液：该第二溶液中CuSO₄·5H₂O的浓度为6g/L、HCHO(质量分数为37％)的浓度为10mL/L、NaKC₄H₄O₆·4H₂O的浓度为24g/L、NaOH的浓度为12g/L；将多孔支撑体100浸渍于该第二溶液中，然后调节第二溶液的pH为11～12，温度为25℃，浸渍过程中不断地翻动，最终使第二溶液中的Cu²⁺转化为铜颗粒并形成位于所述贵金属单质颗粒堆积层200表面的非贵金属单质颗粒堆积层300200，也即生成附着于所述多孔支撑体100的非金属材料表面的导电层400，即得到所述的多孔薄膜。

经验证，当在第二溶液中的浸渍时间分别为10min、15min、20min和30min时，所得多孔薄膜的平均孔径分别为42.7μm、40.9μm、39.2μm和37.9μm，在50Pa气压下的气通量分别为1812m³/m²·h、1765m³/m²·h、1689m³/m²·h和1623m³/m²·h。其中，采用标准ISO 4003：1977中的气泡试验测定多孔薄膜的孔径，采用GB/T14295-2008中的方法测试多孔薄膜的气通量。

使用时，当浸渍时间为20min和30min时，得到的多孔薄膜在使用过程中出现了金属单质颗粒掉落的现象，这可能是由于导电层400较厚导致，因此较为优选的浸渍时间为10～15min，所得的导电层400厚度为2.3～4.1μm。

实施例2

与实施例1相比，本实施例的多孔薄膜具有的区别如下：

图2为实施例2的多孔薄膜的任一个孔隙的轴向剖视示意图。如图2所示，所述多孔支撑体100为丙纶筛网，其孔径为38μm(对应目数为400目)，厚度为0.06mm。所述导电层400由两层贵金属单质颗粒堆积层构成，第一贵金属单质颗粒堆积层210和第二贵金属单质颗粒堆积层220均由银颗粒堆积而成。

该多孔薄膜的制备方法如下：

1)与实施例1相同；

2)与实施例1相同；

3)在构成多孔支撑体100的非金属材料表面沉积导电层400；

A.与实施例1相同；

B.与实施例1相同，形成位于构成所述多孔支撑体100的非金属材料表面的第一贵金属单质颗粒堆积层210；

C.第二溶液由A液和B液组成，其中，A液由20gAgNO₃、100mL水和氨水溶液适量构成，氨水溶液的添加量以滴加至沉淀刚好完全溶解为止，B液为200mL浓度为10mL/L的甲醛(37％)溶液，第二溶液中A液和B液的体积比为1:5；将多孔支撑体100浸渍于该第二溶液中，温度为25℃，时间为10～15min，浸渍过程中不断地翻动，最终使第二溶液中的Ag⁺转化为银颗粒并形成位于所述第一贵金属单质颗粒堆积层210表面的第二贵金属单质颗粒堆积层220，也即生成附着于所述多孔支撑体100的非金属材料表面的导电层400，即得到所述的多孔薄膜。

实施例3

与实施例1相比，本实施例的多孔薄膜具有的区别如下：

图3为实施例3的多孔薄膜的任一个孔隙的轴向剖视示意图。如图3所示，所述多孔支撑体100为氨纶纤维毡，其孔径为25μm(对应目数为500目)，厚度为0.1mm。所述多孔薄膜具有两层导电层；第一导电层410(直接与多孔支撑体100连接的导电层)包括第一贵金属单质颗粒堆积层230和第一非贵金属单质颗粒堆积层310，所述第一贵金属单质颗粒堆积层230由银颗粒堆积而成，所述第一非贵金属单质颗粒堆积层310由铜颗粒堆积而成。第二导电层420包括第二贵金属单质颗粒堆积层240和第二非贵金属单质颗粒堆积层320，所述第二贵金属单质颗粒堆积层240由钯颗粒堆积而成，所述第二非贵金属单质颗粒堆积层320由镍颗粒堆积而成。

该多孔薄膜的制备方法如下：

1)与实施例1相同；

2)与实施例1相同；

3)在构成多孔支撑体100的非金属材料表面沉积导电层；

A.与实施例1相同；

B.与实施例1相同，形成位于构成所述多孔支撑体100的非金属材料表面的第一贵金属单质颗粒堆积层230；

C.与实施例1的区别仅在于浸渍时间为5min，形成位于所述第一贵金属单质颗粒堆积层230表面的第一非贵金属单质颗粒堆积层310，也即生成附着于所述多孔支撑体100的非金属材料表面的第一导电层410；

D.在第一导电层410的表面吸附还原性离子：配制还原性溶液，该溶液中SnCl₂·2H₂O的浓度为20g/L、HCl的浓度为40mL/L，将多孔支撑体100放入还原性溶液中，温度为25～28℃，时间为10min，最终在第一导电层410上吸附还原性离子Sn²⁺；

E.配制第三溶液，该溶液中PdCl₂的浓度为0.2～0.5g/L，HCl(质量分数为37％)的浓度为3.0～10.0mL/L；将多孔支撑体100浸渍于该第三溶液中，温度为25～28℃，时间为1～5min，最终使第三溶液中的Pd⁺被Sn²⁺还原为钯颗粒并形成位于所述第一导电层410表面的第二贵金属单质颗粒堆积层240；

F.配制第四溶液，该溶液由20gNiSO₄、30gNH₄Cl、10gNa₃C₆H₅O₇·2H₂O、30gNaH₂PO₂·H₂O和1L水构成；将多孔支撑体100浸渍于该第四溶液中，然后调节第四溶液的pH为9～10，温度为25～40℃，时间为5～10min，浸渍过程中不断地翻动，使第四溶液中的Ni²⁺离子转化为镍颗粒并形成位于第二贵金属单质颗粒堆积层240表面的第二非贵金属单质颗粒堆积层320，也即在第一导电层410表面形成第二导电层420，即得到所述的多孔薄膜。

以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.多孔薄膜，所述多孔薄膜包括多孔支撑体和过滤结构，其特征在于：所述多孔支撑体为非金属材料构成的多孔材料，所述过滤结构为分布于构成多孔支撑体的非金属材料的外侧并主要附着于所述非金属材料表面的导电层，所述导电层主要由金属单质颗粒堆积而成。

2.如权利要求1所述的多孔薄膜，其特征在于：所述导电层包括贵金属单质颗粒堆积层。

3.如权利要求2所述的多孔薄膜，其特征在于：所述贵金属单质颗粒堆积层由银颗粒、钯颗粒或金颗粒堆积而成；所述导电层由两层贵金属单质颗粒堆积层构成。

4.如权利要求2所述的多孔薄膜，其特征在于：所述导电层还包括非贵金属单质颗粒堆积层，所述贵金属单质颗粒堆积层位于所述非贵金属单质颗粒堆积层与所述非金属材料表面之间。

5.如权利要求4所述的多孔薄膜，其特征在于：所述非贵金属单质颗粒堆积层由铜颗粒、镍颗粒或钴颗粒堆积而成。

6.如权利要求1所述的多孔薄膜，其特征在于：所述多孔薄膜具有两层导电层；所述导电层的厚度为1～5um，所述多孔支撑体的孔径为23～48um。

7.如权利要求1所述的多孔薄膜，其特征在于：所述多孔支撑体为纤维筛网或纤维毡；所述多孔支撑体为有机高分子材料或无机非金属材料构成的多孔材料。