一种镍铜合金复合滤材及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种镍铜合金复合滤材，以质量百分比计，包括下述组分：铜30～60％、氧化铜2～5％，氧化锰5～10％，其余为镍，所述镍铜合金复合滤材的最大孔径为2～5μm。本发明专利技术提供的镍铜合金复合滤材过滤精度高、杀毒效果好，可应用到腹腔镜手术等领域的气体净化中。应用到腹腔镜手术等领域的气体净化中。

【技术实现步骤摘要】
一种镍铜合金复合滤材及其制备方法


[0001]本专利技术属于合金复合过滤材料领域，具体涉及一种镍铜合金复合滤材及其制备方法。

技术介绍

[0002]腹腔镜手术是一种新型微创手术方式，与传统手术方式相比，手术创伤小、术后恢复快、疼痛轻，目前已广泛应用于大部分普通外科的手术。在腹腔镜手术中，需要采用能量器械对人体组织进行切割，此时会产生大量烟雾，烟雾中含有大量的组织颗粒、七氟烷、环戊烷、乙苯等数十种有机物甚至可能存在部分病菌，其中部分属于有害物质甚至致癌物质。当烟雾在腹腔中生成后，不及时排出影响窥镜视野，干扰手术判断，并且会沉积在患者体内影响患者身体健康。但若直接从管道状工作通道(trocar)排出，将会产生明显烟雾和异味，污染手术环境，损害患者及医护人员的身体健康。
[0003]因而需要对手术有害气体应采取处理措施。在相关资料中，有采用外接式装置进行过滤，但未考虑到医疗行业的特殊性，只是简单地将相关过滤器件拼装起来，器具体积大、使用起来繁琐复杂；并且缺乏对这一特定气体的针对性滤材(可能存在固体组织颗粒、有机物、细菌及病毒)，过滤量及过滤精度低，同时也难以起到有效的保护作用。同时，作为术中使用，其缺乏对可能存在的细菌或病毒的杀灭效果，容易在过滤体中滞留或被传播到空气中。因而在目前实际的腹腔镜手术中，仍然采用不过滤或外接水瓶过滤的方式，基本没有起到对患者和医护人员的保护效果。
[0004]在已公开的中国专利技术专利申请CN113559615A中，公开了镍铜合金在制备用于阻隔和/或抑制病毒的过滤材料上的用途，该申请提到了多孔薄膜主要由镍铜合金构成时，除了可用作物理性过滤材料之外，还具有很强的杀毒效果；但该专利中是直接将镍粉和铜粉等金属粉末制成浆体，然后涂覆在多孔膜中，烧结后制成过滤材料。现有技术中的过滤材料以多孔膜为主要基材，即使经过烧结，涂覆在基材上的镍和铜没有形成稳定结构，过滤精度和有效过滤时长不能保证；且其杀毒效果全源于金属镍和金属铜，杀毒效果不够好。
[0005]本申请的申请人对镍铜合金过滤材料深入研究，对过滤材料的配方以及制备方法都有了重大的改进得到本申请的复合滤材，在应用到腹腔镜手术气体净化中具有优异的效果，且用于其他领域的气体也具有良好的表现。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种过滤精度高、杀毒效果好的镍铜合金复合滤材及其制备方法。
[0007]本专利技术提供一种镍铜合金复合滤材，以质量百分比计，包括下述组分：铜30～60％、氧化铜2～5％，氧化锰5～10％，其余为镍，所述镍铜合金复合滤材的最大孔径为2～5μm。
[0008]本专利技术提供的镍铜合金复合滤材以镍铜多孔材料为骨架，在镍铜多孔材料上分布
颗粒状氧化铜和氧化锰等氧化物，镍铜金属多孔骨架为材料提供了出色的强度，镍铜合金复合滤材在制备过程中产生的微米级通孔为滤材提供了高的过滤精度，而在骨架上分布的氧化铜具有良好的杀菌效果，同时纳米级甚至亚微米级的氧化锰表面具有大量的活性位点，具有催化分解有机物及杀灭病菌的作用，可以直接分解部分有害有机物，避免了有机物沉积在空隙中，延长了滤材的使用寿命，即提高了滤材的有效过滤时长。
[0009]优选地，所述镍铜合金复合滤材的孔隙度为50～80％。较高的孔隙率可以使得气体通过滤材的渗透量较高，在滤材制备得较厚时，也能保证气体过滤的效率。
[0010]优选地，所述镍铜合金复合滤材为环形圆筒形状，其直径为5～200mm，高度为5～200mm，壁厚为0.3～10mm。
[0011]滤材在制备过程采用注射成型的方式成型，因此滤材的形状可以在注射成型的过程中进行调整，可以为中通的柱形、饼形等。在本专利技术中将镍铜合金复合滤材成型为环形圆筒形状，即中通的圆柱体形状，上述滤材尺寸是为了便于安装在腹腔镜手术的排气器械中。当滤材装配在Trocar时，镍铜合金复合滤材的尺寸可以为：直径为5～30mm，高度为5～30mm，壁厚为0.3～2mm；而当镍铜合金复合滤材作为单独过滤器使用时，其最大直径可以为200mm，高度为200mm，壁厚为10mm。相对于现有技术中的多孔薄膜，本专利技术的镍铜合金复合滤材可以制备更多的尺寸及形状，以满足更广泛的应用场景。
[0012]进一步地，如上述任一项所述的镍铜合金复合滤材用于腹腔镜手术气体净化材料。
[0013]本专利技术还提供如上述任一项所述的镍铜合金复合滤材的制备方法，包括如下步骤：
[0014]S1、以硝酸镍、硝酸铜和硝酸锰为原料溶解在水中，搅拌混合得到硝酸盐混合溶液；
[0015]在此步骤中，原料的具体配比为：在硝酸盐混合溶液中，以摩尔质量计，镍、铜、锰离子的比值为31～62:29～65:4～9，在配置混合溶液时，根据镍、铜和锰离子的比值来确定硝酸镍、硝酸铜和硝酸锰的质量。本专利技术的镍铜合金复合滤材是以镍铜多孔合金为滤材骨架，因此以镍铜原料为主要成份。
[0016]S2、在所述硝酸盐混合溶液中加入甘氨酸溶液，保持搅拌并加热蒸发浓缩，得到气凝胶状的混合氧化物前驱体；
[0017]优选地，在步骤S2中，加入的甘氨酸溶液中甘氨酸的摩尔量为所述硝酸盐混合溶液中硝酸盐摩尔量的80％～120％，加热蒸发的温度为80～120℃，在加热过程中保持持续搅拌。
[0018]在加入甘氨酸溶液并蒸发浓缩后，当浓缩到一定程度时，甘氨酸会起燃造成溶液燃烧，即是自蔓延燃烧法，利用粉末或粉末坯块中异类物质间的化学反应放热产生的高温，通过点火后的自身燃烧而合成所需成分和结构的化合物材料的技术。在燃烧过程中，会有大量气体逸出从而得到气凝胶状的原子级混合金属氧化物前驱体。
[0019]在此步骤的反应中，硝酸盐作为氧化物的前驱体和氧化剂，甘氨酸作为燃料和螯合剂，燃烧后得到的氧化物混合物由于气体逸散形成了包含大量纳米级孔隙的多孔体；同时前驱体中各氧化物均匀分布存在，具有亚微米甚至纳米尺度的粒子，因而在后续破碎后得到的前驱体粉末也具有较大的孔隙率及比表面积。
[0020]S3、将所述混合氧化物前驱体破碎得到前驱体粉末，在所述前驱体粉末中加入成型剂，搅拌混合得到前驱体混合物，将所述前驱体混合物通过注射成型的方式注射得到坯体；
[0021]优选地，在步骤S3中，所述成型剂为石蜡、聚乙烯或聚丙烯、硬脂酸。
[0022]在此步骤中，对于混合氧化物前驱体破碎的方式可以采用行业内常用的破碎机、球磨破碎或研钵破碎等，使得混合氧化物前驱体均匀破碎即可。而成型剂为石蜡、聚乙烯或聚丙烯、硬脂酸，其中石蜡用于增塑以及润滑，能够提高物料流动性，减少后续注射成型混合料的粘度以及便于脱模。硬脂酸用于润滑以及增加表面活性，减少混合料中各组分间的摩擦力，促进混合料均匀性。聚乙烯或聚丙烯能够有效提高注射成型得到的坯体的强度。
[0023]优选的，在加入成型剂中，继续保持搅拌，加入的成型剂后使前驱体混合物中固含量体积占比为40～60％，因为过低的固含量会带来收缩变形过大以及脱脂难度大的问题，而过高的固含量将导致坯体强度下降。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍铜合金复合滤材，其特征在于，以质量百分比计，包括下述组分：铜30～60％、氧化铜2～5％，氧化锰5～10％，其余为镍，所述镍铜合金复合滤材的最大孔径为2～5μm。2.如权利要求1所述的镍铜合金复合滤材，其特征在于，所述镍铜合金复合滤材的孔隙度为50～80％。3.如权利要求1所述的镍铜合金复合滤材，其特征在于，所述镍铜合金复合滤材为环形圆筒形状，其直径为5～200mm，高度为5～200mm，壁厚为0.3～10mm。4.如权利要求1
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3任一项所述的镍铜合金复合滤材，其特征在于，所述镍铜合金复合滤材用于腹腔镜手术气体净化材料。5.如权利要求1
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3任一项所述的镍铜合金复合滤材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、以硝酸镍、硝酸铜和硝酸锰为原料溶解在水中，搅拌混合得到硝酸盐混合溶液；S2、在所述硝酸盐混合溶液中加入甘氨酸溶液，保持搅拌并加热蒸发浓缩，得到气凝胶状的混合氧化物前驱体；S3、将所述混合氧化物前驱体破碎得到前驱体粉末，在所述前驱体粉末中加入成型剂，搅拌混合得到前驱体混合物，将所述前驱体混合物通过注射成型的方式注射得到坯体；S4、将所述坯体在氢气环境中进行脱脂
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还原烧结，得到成品镍铜合金复合滤材。6.如权利要求5所述的镍铜合金复合滤材的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，在所述硝酸盐混合溶液中，以摩尔质量计...

【专利技术属性】
技术研发人员：康希越，林嘉晏，冯路利，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：