一种聚烯烃过滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚烯烃过滤膜及其制备方法，一种聚烯烃过滤膜，包括主体，所述主体两侧具有第一外表面和第二外表面，所述主体内形成有非定向曲折通路，所述第一外表面至所述第二外表面之间通过连续纤维组成，所述过滤膜的PMI平均孔径为2

【技术实现步骤摘要】
一种聚烯烃过滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜材料的
，特别是一种聚烯烃过滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚合物滤膜，是一种以有机高分子聚合物为原料制成的薄膜，主要起到过滤分离杂质的作用。根据高分子聚合物的不同，聚合物滤膜可分为纤维素类聚合物滤膜，聚酰胺类聚合物滤膜，聚砜类聚合物滤膜、聚酯类聚合物滤膜、聚烯烃类聚合物滤膜等，具体如PP膜、PVDF膜、PTFE膜、CA膜以及UPE膜等。
[0003]液体的过滤或提纯通常是使得待过滤流体通过膜过滤器进行的，通常用于制药、化学和食品工业等，而待过滤流体通常是具有化学活性的，如包括超高纯度水、含过氧化物的液体、含有机溶剂的液体等，考虑到有机溶剂的循环使用角度下，如何进一步去除有机溶剂中的杂质粒子成为了有机溶剂循环使用的重要考量标准。
[0004]授权公告号为CN110860213B的中国专利技术专利中公开了一种薄多孔膜片，其由多孔金属基支撑片和多孔陶瓷膜层复合制备得到，其通过多孔金属基支撑片提高了复合材料的强度，该专利在
技术介绍
中揭示了多孔金属材料与陶瓷材料的复合膜层在加热或冷却时，容易发生膜缺陷，从而造成裂缝和变形等问题，当使用上述膜进行有机溶剂的过滤时，在过滤去除溶剂中杂质的同时，可能会引入膜层上因裂缝而破损掉落的金属颗粒等杂质，进而对有机溶剂的洁净度产生影响，同时有机溶剂通常具有化学腐蚀性，对于滤膜的耐蚀持久性也提出了一定的挑战。
[0005]有机溶剂纳滤膜因其良好的耐蚀性，在净水领域如农药、工业领域如超纯水、有机溶剂过滤等具有较为广泛的应用。公告号为CN116194195A的专利技术专利中公开了一种纳滤膜，对多种有机溶剂具有优异的耐受性，即使与工业上使用的各种类型的有机溶剂接触，也能够稳定维持纳滤膜的特性，对于有机溶剂中的溶质、颗粒等具有较好的吸附截流效率。然而上述专利中进行截流过滤的对象通常均为非金属颗粒如塑料颗粒等，对于金属颗粒等，因金属颗粒具有金属键等因素，上述纳滤膜对于金属颗粒的过滤效率并不高。
[0006]同时例如在半导体领域中，半导体材料主要包括晶圆制造材料，晶圆制造材料主要包括硅晶圆、光刻胶、湿电子化学品、溅射靶材等，在晶圆制造过程中，湿电子化学品主要用于清洗颗粒、有机残留物、金属离子、自然氧化层等污染物，半导体对湿电子化学品的微量金属杂质含量(如K、Ca、Al、Ti、Mn、Co、Ni、Cu、Mo、Au等元素)、颗粒粒径和数量等方面有严格要求。
[0007]其中在光刻胶过滤中通常会产生微胶体颗粒杂质，微胶体颗粒通常指光刻胶中小分子的颗粒以及生产过程中的微杂质。微胶体颗粒杂质产生的原因可能在于，在光刻胶生产的过程中，无可避免地会引入一些金属颗粒或金属离子，同时在光刻胶中存在小分子的颗粒以及生产过程中引入的微杂质，光刻胶在运输和储藏的过程中可能会发生一定程度上的老化，光刻胶中小分子的颗粒以及生产过程中的微杂质可能会围绕于金属颗粒或金属离子周围并发生聚集，形成局部的以金属颗粒或金属离子为中心的“团聚体”凝胶。
[0008]因而亟需一种能够对金属颗粒具有较好的过滤效率的过滤膜。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要达到的目的是提供一种聚烯烃过滤膜及其制备方法。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种聚烯烃过滤膜，包括主体，所述主体两侧具有第一外表面和第二外表面，所述主体内形成有非定向曲折通路，所述第一外表面至所述第二外表面之间通过连续纤维组成，
[0011]所述过滤膜的PMI平均孔径为2
‑
100nm；
[0012]所述过滤膜具有0.01
‑
0.10范围内的氧碳比。
[0013]本专利技术聚烯烃过滤膜的PMI平均孔径为2
‑
100nm，反映了本专利技术的聚烯烃过滤膜整体的膜孔大小，同时也说明了本专利技术的聚烯烃过滤膜是纳米级别的过滤膜，能够对纳米级别的颗粒的杂质进行一定的截流并过滤，例如K、Ca、Al、Ti、Mn、Co、Ni、Cu、Mo、Au等金属颗粒，使得本专利技术的聚烯烃过滤膜能够满足溶剂过滤、半导体等领域的高精度过滤需求。
[0014]本专利技术通过接枝改性的方式，使得聚烯烃过滤膜分子链上引入含氧官能团，以满足对金属颗粒的过滤需求，接枝改性的方式可以是通过辐照来实现的，如γ射线辐照、UV辐照等。进一步限定聚烯烃过滤膜的氧碳比为0.01
‑
0.10，申请人发现当聚烯烃过滤膜的氧碳比为0.01
‑
0.10时，聚烯烃过滤膜能够对金属颗粒进行较好的吸附并具有较高的去除效率。分析原因可能在于改性后，聚烯烃的分子链上可能会进一步接枝含氧官能团，含氧官能团的接枝使得聚烯烃分子链上该部分带有一定的电负性，因而在含氧官能团处易得到电子并形成孤电子对，而金属颗粒通常具有空的电子轨道，从而使得金属颗粒与含氧官能团间通过空电子轨道和孤电子对的配合形成“配位键”，进而实现对金属颗粒的进一步吸附作用，同时通过研究发现本专利技术的聚烯烃过滤膜对微胶体颗粒，尤其是金属相关的微胶体颗粒也具有较好的吸附作用，最终体现为改性后的过滤膜对金属颗粒和微胶体颗粒吸附和去除效率的大大提升。而当聚烯烃过滤膜的氧碳比低于0.01后，PMI平均孔径较大的过滤膜对于金属颗粒的吸附去除效率出现一定程度的下降，原因可能在于过滤膜表面(外表面和内部孔洞表面)接枝的含氧官能团不够，无法较好地提高聚烯烃分子链的电负性，进而导致含氧官能团对于金属颗粒的吸附作用相对较弱。
[0015]另一方面，氧碳比含量的进一步增加意味着含氧官能团的增加，赋予过滤膜更好的吸附金属颗粒的能力，含氧官能团在聚烯烃分子链上接枝后可能会体现于在孔洞表面的附着，进而可能导致接枝处孔洞的孔径减小，使得料液流经聚烯烃过滤膜的时间增加，进而影响到聚烯烃过滤膜的流速性能。因此氧碳比越高，聚烯烃分子链上接枝的含氧官能团数量越多，接枝的含氧官能团对孔洞孔径的影响越大，滤膜的流速性能降低得越显著。
[0016]同时，无可避免地是随着含氧官能团接枝数量和程度的提高，往往会伴随着含氧官能团的溶出问题，申请人发现当聚烯烃过滤膜的氧碳比高于0.1后，会增加聚烯烃过滤膜发生溶出的风险。
[0017]综上所述，本专利技术的聚烯烃过滤膜具有2
‑
100nm的PMI平均孔径，利用0.01
‑
0.1的氧碳比赋予PMI平均孔径为2
‑
100nm的聚烯烃过滤膜对于金属颗粒较好的吸附性能，减小了因过高氧碳比而增大含氧官能团发生溶出的概率，同时也避免了因过高氧碳比而导致流速衰减过大的问题；除此之外，PMI平均孔径为2
‑
100nm的过滤膜一定程度上能够对金属颗粒
进行一定的截流，本专利技术通过PMI孔径对金属颗粒的截流作用配合改性后聚烯烃分子链上含氧官能团对金属颗粒的吸附作用，实现对待过滤流体如有机溶剂中金属颗粒的高精度截流去除。另外，本专利技术的聚烯烃过滤膜也能通过对以金属颗粒或金属离子为中心的“团聚体”凝胶进行吸附的方式去本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃过滤膜，包括主体，所述主体两侧具有第一外表面和第二外表面，所述主体内形成有非定向曲折通路，所述第一外表面至所述第二外表面之间通过连续纤维组成，其特征在于：所述过滤膜的PMI平均孔径为2
‑
100nm；所述过滤膜具有0.01
‑
0.10范围内的氧碳比。2.根据权利要求1所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述过滤膜的XPS分析谱图包括“C
‑
O”和“C＝O”，其中“C
‑
O”的含量为0.6
‑
8％，“C＝O”的含量为0.5
‑
6％，且“C
‑
O”与“C＝O”的含量之比为0.5
‑
2。3.根据权利要求1所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述聚烯烃为结晶性聚烯烃，所述过滤膜通过XRD法测得的结晶度为45
‑
85％。4.根据权利要求3所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述过滤膜满足I
正交晶型
：I
单斜晶相
大于等于50；其中I
正交晶型
为UPE过滤膜在2θ角度为21.6
°
、23.7
°
附近的散射强度；I
单斜晶相
为UPE过滤膜在2θ角度为19.6
°
附近的散射强度。5.根据权利要求4所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述过滤膜位于2θ角度为21.6
°
附近的特征峰的半峰宽为0.4
°‑
1.5
°
；所述过滤膜位于2θ角度为23.7
°
附近的特征峰的半峰宽为0.4
°‑
1.5
°
。6.根据权利要求3所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述第一外表面的SEM平均孔径不小于所述第二外表面的SEM平均孔径，所述第二外表面的SEM平均孔径为15
‑
100nm，所述过滤膜的厚度为20
‑
120μm。7.根据权利要求3所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述第二外表面的孔洞面积率为10
‑
30％，所述第二外表面的孔密度为120
‑
300个/μm2。8.根据权利要求3所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述过滤膜的整体孔隙率为20
‑
70％，所述过滤膜沿厚度方向具有靠近第二外表面的第二截面纤维，所述第二截面纤维的SEM平均直径为30
‑
100nm。9.根据权利要求8所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述过滤膜的相对分子质量为200万
‑
500万，所述第二外表面的第一水接触角为40
°‑
120
°
。10.根据权利要求8所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述过滤膜沿厚度方向具有靠近第一外表面的第一截面纤维，所述第一截面纤维的SEM平均直径为30
‑
110nm，所述第一外表面的第一水接触角为40
°‑
120
°
。11.根据权利要求6所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述第一外表面的SEM平均孔径大于所述第二外表面的SEM平均孔径，且所述第一外表面至所述第二外表面的SEM平均孔径呈梯度变化，且所述第一外表面的SEM平均孔径为500
‑
2000nm，所述第二外表面的SEM平均孔径为15
‑
100nm。12.根据权利要求11所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述第一外表面的孔密度为0.5
‑
80个/μm2，所述第一外表面的孔洞面积率为10
‑
25％。13.根据权利要求6所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述第一外表面至所述第二外表面的SEM平均孔径呈对称设置，所述第一外表面和第二外表面的SEM平均孔径为15
‑
100nm。
14.根据权利要求13所述的一种聚烯烃过滤膜，其特征在于：所述第一外表面的孔密度为150
‑
300个/μm2，所述第一外表面的孔洞面积率为10
‑
30％。15.根据权利要求13所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾建东，朱赞青，
申请(专利权)人：杭州科百特过滤器材有限公司，
类型：发明
国别省市：