[发明专利]过滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种过滤膜及其制备方法，尤其涉及一种基于碳纳米管的过 滤膜及其制备方法。

背景技术

碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)是一种新型碳材料，由日本研究人员 Iijima在1991年发现，请参见″Helical Microtubules of Graphitic Carbon″，S. Iijima，Nature，vol.354，p56(1991)。碳纳米管具有极大的长径比(其长度在微 米量级以上，直径只有几个纳米或几十个纳米)，具有独特的力学性能，如 抗张强度达100千兆帕，模量高达1800千兆帕，且耐强酸、强碱，600℃以 下基本不氧化，这些特性使得碳纳米管成为一种优良的过滤材料。

现有技术中，采用碳纳米管制备的过滤膜包括一过滤基底以及设置于该 过滤基底上的碳纳米管薄膜，且该碳纳米管薄膜中包括多个分散且无序排列 的枝状碳纳米管。请参见图1，该枝状碳纳米管为T形、Y形、H形或其它 形状，每个枝状碳纳米管包括至少一节点10。该枝状碳纳米管与邻近的碳纳 米管通过范德华力结合，形成网络结构。该过滤膜的制备方法具体包括以下 步骤：提供一碳纳米管原料，且该碳纳米管原料为枝状碳纳米管；将该碳纳 米管原料氧化，以利于分散于溶剂中；将氧化后的碳纳米管原料分散于一溶 剂中形成一悬浮液；采用一过滤装置过滤上述悬浮液得到一碳纳米管薄膜预 制体；将碳纳米管薄膜预制体在真空条件下烘干形成一碳纳米管薄膜；将该 碳纳米管薄膜剥离，并设置于一过滤基底上，得到一过滤膜。

然而，现有的过滤膜，由于该碳纳米管薄膜中的碳纳米管为枝状结构， 使得制备的过滤膜韧性和自支撑性较差，使用时必须设置在一过滤基底上。 而且，该碳纳米管薄膜中的碳纳米管直径较大(一般大于15纳米)，使得制 备的过滤膜中的微孔孔径较大，过滤效果较差。另外，现有技术制备过滤膜 时，枝状碳纳米管在溶剂中分散性差，要对碳纳米管进行氧化处理，以利于 分散于溶剂中，且通过真空烘干的方法制备碳纳米管薄膜，条件较为复杂， 不便操作，成本较高。

有鉴于此，确有必要提供一种韧性和自支撑性较好，过滤效果较佳且易 于制备的过滤膜及其制备方法。

发明内容

一种过滤膜，其包括一碳纳米管薄膜，其中，该碳纳米管薄膜中包括多 个线状碳纳米管，且多个线状碳纳米管相互缠绕形成孔径小于10纳米的微孔 结构。

一种过滤膜的制备方法，具体包括以下步骤：提供一碳纳米管阵列形成 于一基底上，且该碳纳米管阵列中包括多个相互缠绕的线状碳纳米管；使上 述碳纳米管阵列从基底脱离，得到一碳纳米管原料；将上述碳纳米管原料添 加到溶剂中并进行絮化处理获得碳纳米管絮状结构；以及将上述碳纳米管絮 状结构从溶剂中分离，并对该碳纳米管絮状结构定型处理形成一碳纳米管薄 膜，从而获得一过滤膜。

相较于现有技术，所述的过滤膜包括一碳纳米管薄膜，且该碳纳米管薄 膜中包括相互缠绕的线状碳纳米管，线状碳纳米管之间通过范德华力相互吸 引、缠绕，形成网络状结构，因此该碳纳米管薄膜具有更好的韧性。而且， 该过滤膜中包括孔径小于10纳米的微孔结构，具有更佳的过滤效果。

附图说明

图1为现有技术的碳纳米管过滤膜中的碳纳米管薄膜中的不同形状的枝 状碳纳米管。

图2为本技术方案实施例的过滤膜的结构示意图。

图3为本技术方案实施例的过滤膜中的碳纳米管薄膜的扫描电镜照片。

图4为本技术方案实施例的过滤膜制备方法流程图。

图5为本技术方案实施例获得的碳纳米管絮状结构的照片。

图6为本技术方案实施例获得的预定形状的碳纳米管薄膜的照片。

具体实施方式

以下将结合附图对本技术方案作进一步的详细说明。

请参阅图2，本技术方案实施例提供一种过滤膜20，该过滤膜20包括一过 滤基底22以及设置于该过滤基底22至少一表面的碳纳米管薄膜24。

所述过滤基底22为一具有微孔结构的基板，如：具有微孔的陶瓷片或纤 维聚合物板。该过滤基板22的微孔孔径小于4微米。本实施例中，过滤基底22 优选为具有微孔的陶瓷片。该过滤基底22用来支撑碳纳米管薄膜24，使该过 滤膜20使用方便，且可以减小碳纳米管薄膜24使用时承受的张力，延长其使 用寿命。