專利名稱：小孔徑核孔濾膜及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種小孔徑核孔濾膜及其生產方法。
背景技術：
核孔濾膜(又稱核孔膜)是一種用于精密過濾和篩分粒子的新型過濾膜，在醫學、 環境、半導體工業等領域作為過濾膜早已得到應用。 傳統的核孔膜的生產工藝是利用高能重離子輻照形成一個損傷區，然后經過適 當的化學蝕刻后形成孔洞。其中，在對輻照后的薄膜進行化學處理時，由于蝕刻速度比(該 蝕刻速度比為徑跡蝕刻速度與體蝕刻速度的比值)通常在3-10倍之間，因此，傳統方法生 產的濾膜孔徑一般在小2 小10iim之間，當要求生產的孔徑直徑小于2iim時，通常只能 生產帶有較大角度的錐形孔，很難生產柱狀孔，從而導致核孔濾膜的實際使用性能受到很 大影響，也導致在使用過程中存在較大的局限性，制約了該種高性能分離材料的廣泛使用。
發明內容
本發明公開一種小孔徑核孔濾膜及其生產方法，以解決現有的生產工藝不能生產
出孔徑介于小0.03 小2iim之間的柱狀核孔濾膜的問題。 本發明公開的小孔徑核孔濾膜的生產方法包括以下步驟 以高能硫離子輻照薄膜，形成柱狀損傷區； 在氧氣濃度不低于2/5的含氧的環境下，將上述離子輻照后的薄膜再紫外輻照
1 2小時； 將紫外輻照后的薄膜在通風環境下陳化1 2月； 將陳化后的薄膜放入帶超聲波裝置的堿性蝕刻槽蝕刻，蝕刻時持續以超聲波振蕩 堿性蝕刻液，蝕刻后制得孔徑為小0.03 小2ym的柱狀核孔濾膜。 本發明還公開一種小孔徑核孔濾膜，其中，所述核孔濾膜的厚度介于12 20ym 之間，核孔為小0.03 小2iim的柱狀核孔，并以以下步驟生產而成 以高能硫離子輻照薄膜，形成柱狀損傷區；其中所述薄膜的厚度介于12 20ym 之間； 在氧氣濃度不低于2/5的含氧的環境下，將上述離子輻照后的薄膜紫外輻照1 2小時； 將紫外輻照后的薄膜在通風環境下陳化1 2月； 將陳化后的薄膜放入帶超聲波裝置的堿性蝕刻槽蝕刻，蝕刻時持續以超聲波振蕩 堿性蝕刻液，蝕刻后制得孔徑為小0.03 小2ym的柱狀核孔濾膜。 本發明中，在徑跡蝕刻速度Vt和體蝕刻速度Vg恒定的條件下，核孔的形狀為錐頂 相向的雙圓錐，徑跡的蝕刻過程中，表現為雙圓錐的半徑不斷增大，當核孔導通時，有關系 式 H=2Vt*tb;
D = 2Vg*tb ;
H/D = Vt/Vg 上述公式中，*為乘運算，H為膜的厚度，D為導通時的表面孔徑，tb為導通時間； 有上述公式可知，要制備小孔徑的核孔濾膜，關鍵是獲取足夠大的蝕刻速度比(即Vt/Vg)， 且蝕刻速度比越大，則可以制造出孔徑越小的核孔；而且當蝕刻速度比足夠大時，核孔的形 狀可以近視看作圓柱孔，從而使得上述的雙圓錐最終形成規則的柱狀孔。
本發明中， 一方面，選用硫璃子來輻照薄膜，并用NaOH溶液來進行蝕刻，相比于以 其他重離子來輻照薄膜而言，輻照后的產物可以更快速地溶解并與蝕刻溶液反應，便于操 作且提高了蝕刻速度比；一方面，在含氧濃度高于2/5的含氧環境下，通過紫外輻照進行初 次的敏化處理，而且由于該環境中氧氣的濃度高于空氣中的氧氣濃度(21%)的二倍以上， 使得硫離子輻照后的大量產物可以在該環境中快速地分解或氧化成易溶解的一OH、 C00、 CO、和/或COOH等親水性原子團，至少也可提高蝕刻速度比5 10倍，而且在一定的范圍 內，該蝕刻速度比隨氧氣濃度的增高而增高，與此同時，還可以縮短紫外輻照的時間，進而 提高單位時間內的產量；而且，陳化時，空氣中的氧氣會進一步加強紫外線敏化的作用；另 一方面，在蝕刻過程中，利用超聲波對固體徑跡做二次敏化處理，可進一步提高蝕刻速度比 至少3 5倍；從而使得本發明的蝕刻速度比至少高于傳統蝕刻速度比的15 50倍；并以 此制得孔徑為小0.03 小2ym的柱狀核孔濾膜；而且該方法簡單，成本低，可以大量普及 并實現產業化。
具體實施例 下面結合具體實施例對本發明的小孔徑核孔濾膜的生產方法作詳細說明
步驟1 :采用高能直線加速器對硫離子進行加速，加速后的硫離子經離子速流管 道進入低真空輻照室，并直接輻照在預先放置在輻照室內的薄膜上，該薄膜具體為12 20iim之間的PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯，化學式為C0C6H4C00CH2CH20)塑料薄膜(在其 他的應用實例中，該塑料薄膜也可以以其他材料進行替代)。其中，硫離子在穿透PET塑料 薄膜的過程中，因電離作用，形成柱狀損傷區(即徑跡)。 步驟2 :在氧氣濃度始終不低于在2/5的有氧環境下，以產生250-390nm光波長的 800W 1200W的高壓汞燈輻照硫離子輻照后的薄膜1 2小時，使得硫離子輻照后的產物 在含氧的環境中分解或氧化成易溶解的一0H、 C00、 C0、和/或C00H等親水性原子團，
步驟3 :將紫外輻照后的薄膜存放40-50天，其中，存放環境的溫濕度相對穩定，并 具有一定的通風條件，使得空氣中的氧氣進一步加強步驟2中紫外線敏化的作用。
步驟4 :將陳化后的薄膜放入帶超聲波裝置并置有6mol/L的Na0H溶液的堿性蝕 刻槽中蝕刻15 30分鐘，且蝕刻時持續以超聲波振蕩堿性蝕刻液。在其他的應用實例中， 還可以根據蝕刻溶液的濃度對蝕刻時間進行相應的調整。 以上述步驟生產的一批核孔濾膜，用透射電鏡測量核孔濾膜的孔徑，得出該批核 孔濾膜的孔徑都為小0.03 小2ym的柱狀孔，合格率為100% ;而且在生產過程中，還對 后續批次生產的核孔濾膜進行抽檢，合格率也為100%。且通過調整化學參數，可生產出系 列介于小0. 03 小2 ii m之間具有精確孔徑的柱狀核孔濾膜。
權利要求
一種小孔徑核孔濾膜的生產方法，其特征在于，包括以下步驟以高能硫離子輻照薄膜，形成柱狀損傷區；在氧氣濃度不低于2/5的含氧的環境下，將上述離子輻照后的薄膜紫外輻照1～2小時；將紫外輻照后的薄膜在通風環境下陳化1～2月；將陳化后的薄膜放入帶超聲波裝置的堿性蝕刻槽蝕刻，蝕刻時持續以超聲波振蕩堿性蝕刻液，蝕刻后制得孔徑為φ0.03～φ2μm的柱狀核孔濾膜。
2. 根據權利要求1所述的小孔徑核孔濾膜的生產方法，其特征在于， 所述以高能硫離子輻照薄膜具體為采用高能直線加速器對硫離子進行加速，加速后的硫離子經離子速流管道進入低真空輻照室，并直接輻照在預先放置在輻照室內的薄膜 上；所述將離子輻照后的薄膜再紫外輻照1 2小時具體為以產生250-390nm光波長的 高壓滎燈輻照硫離子輻照后的薄膜1 2小時；以及所述將陳化后的薄膜放入帶超聲波裝置的堿性蝕刻槽蝕刻具體為將陳化后的薄膜放入帶超聲波裝置并置有6mol/L的NaOH溶液的堿性蝕刻槽中蝕刻15 30分鐘。
3. 根據權利要求1或2所述的小孔徑核孔濾膜的生產方法，其特征在于，所述薄膜具體 為厚度介于12 20 ii m之間的PET塑料薄膜。
4. 一種小孔徑核孔濾膜，其特征在于，所述核孔濾膜的厚度介于12 20 ii m之間，核孔 為4 0.03 小2iim的柱狀核孔，并以以下步驟生產而成以高能硫離子輻照薄膜，形成柱狀損傷區；其中所述薄膜的厚度介于12 20ym之間；在氧氣濃度不低于2/5的含氧的環境下，將上述離子輻照后的薄膜紫外輻照1 2小時；將紫外輻照后的薄膜在通風環境下陳化1 2月；將陳化后的薄膜放入帶超聲波裝置的堿性蝕刻槽蝕刻，蝕刻時持續以超聲波振蕩堿性 蝕刻液，蝕刻后制得孔徑為小0.03 小2ym的柱狀核孔濾膜。
5. 根據權利要求4所述的小孔徑核孔濾膜，其特征在于，所述以高能硫離子輻照薄膜 具體為采用高能直線加速器對硫離子進行加速，加速后的硫離子經離子速流管道進入低 真空輻照室，并直接輻照在預先放置在輻照室內的薄膜上；所述將離子輻照后的薄膜再紫外輻照1 2小時具體為以產生250-390nm光波長的 高壓滎燈輻照硫離子輻照后的薄膜1 2小時；以及所述將陳化后的薄膜放入帶超聲波裝置的堿性蝕刻槽蝕刻具體為將陳化后的薄膜放入帶超聲波裝置并置有6mol/L的NaOH溶液的堿性蝕刻槽中蝕刻15 30分鐘。
6. 根據權利要求4或5所述的小孔徑核孔濾膜，其特征在于，所述薄膜為PET塑料薄膜。
全文摘要
本發明公開一種小孔徑核孔濾膜及其生產方法，用于解決現有的生產工藝不能生產出孔徑介于φ0.03～φ2μm之間的柱狀核孔濾膜的問題。該方法包括以下步驟以高能硫離子輻照薄膜，形成柱狀損傷區；在氧氣濃度不低于2/5的含氧的環境下，將上述離子輻照后的薄膜紫外輻照1～2小時；將紫外輻照后的薄膜在通風環境下陳化1～2月；將陳化后的薄膜放入帶超聲波裝置的堿性蝕刻槽蝕刻，蝕刻時持續以超聲波振蕩堿性蝕刻液，蝕刻后制得孔徑為φ0.03～φ2μm的柱狀核孔濾膜。而且該方法簡單，成本低，可以大量普及并實現產業化。
文檔編號B01D71/48GK101766959SQ200910259469
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月22日 優先權日2009年12月22日
發明者吳其玉, 楊建利, 羅勇 申請人:武漢智迅創源科技發展有限公司