核徑跡蝕刻膜的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于核徑跡蝕刻膜技術領域，具體涉及核徑跡蝕刻膜的制作方法。
【背景技術】
[0002]核徑跡蝕刻膜，是應用核技術生產的一種優質微孔膜，其微孔為近似圓柱形的直通孔且孔徑大小均勻一致。它是一種精密過濾和篩分粒子的理想濾膜，過濾機理為篩分過濾，可重復使用，承壓能力強，耐高溫消毒，化學及生物穩定性好，是目前最好的精密過濾材料。目前已廣泛應用于電子，食品，化學，制藥等工業和生物，醫學，環境，分析檢測等領域，具有非常廣闊的應用前景。
[0003]通常，核徑跡蝕刻膜的制作方法如下:首先，使用加速器產生的荷能離子或反應堆產生的裂變碎片垂直表面入射轟擊聚合物薄膜，荷能離子或裂變碎片穿透聚合物薄膜并在貫穿路徑上形成輻射損傷徑跡，即核徑跡。然后，使用適當的蝕刻劑對輻照過的薄膜進行化學蝕刻，由于核徑跡損傷區的化學性質活潑使得核徑跡處的蝕刻速度大于薄膜本體的蝕刻速度，核徑跡被蝕刻成貫穿薄膜的通道，即核徑跡微孔。加速器提供的高能粒子通常為重離子，因此一般把通過加速器產生的荷能離子輻照制備的核徑跡蝕刻膜稱為重離子微孔膜，而把通過反應堆產生的裂變碎片輻照制備的核徑跡蝕刻膜稱為核孔膜。通常，核徑跡蝕刻膜的微孔為雙錐形(如圖1所示)，中間截面圓的直徑Dl因制作方法的差異而不同程度地小于表面開口處的截面圓的直徑D2。
[0004]現有的單錐形微孔的核徑跡蝕刻膜的制備方法為:在膜的兩邊采用不同濃度的蝕刻液，或者膜一面采用蝕刻液，一面采用去離子水。該方法有如下缺點:1.不易實施單錐形微孔的直徑Dl、D2 ;2.由于需要將兩種蝕刻液隔離，難于操作，只能實驗室少量制作，不適合大批量生產。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供核徑跡蝕刻膜的制作方法，該方法簡單，易于實施，成本低。
[0006]為達到以上目的，本發明采用的技術方案是:核徑跡蝕刻膜的制作方法，包括以下步驟:
[0007]輻照:用加速器產生的荷能離子輻照聚合物薄膜，使輻照產生的潛徑跡貫穿聚合物薄膜；
[0008]涂抗蝕刻涂層:在聚合物薄膜的一面涂敷抗蝕刻涂層；
[0009]蝕刻:將經過輻照的聚合物薄膜浸沒在蝕刻液I中進行蝕刻；
[0010]除抗蝕刻涂層:將在蝕刻液I中蝕刻后的聚合物薄膜表面的抗蝕刻涂層去除，可采用任何適宜的物理或化學的方法；
[0011]烘干:將蝕刻完畢的薄膜聚合物烘干。
[0012]進一步，所述聚合物薄膜的材質可以為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)或聚氨酯(PU)等。聚合物薄膜的厚度可以為5?300 μπι。
[0013]進一步，輻照步驟中，輻照后在聚合物薄膜上形成的潛徑跡密度為I X 12?lX1012/cm2o
[0014]進一步，涂抗蝕刻涂層步驟中所采用的抗蝕刻材料為抗蝕刻膠或抗蝕刻油墨等；抗蝕刻涂層的厚度為0.01-20 μπι。優選情況下，本發明的抗蝕刻材料為可溶于水的材料，且抗蝕刻材料在水中的熔化溫度低于水的沸點。
[0015]進一步，蝕刻步驟中，蝕刻液I為Na0H、K0H、H2S04、HCl、HF、NaClO或KMnO4的水溶液或 Na0HH2S04、HCl、HF、NaClO, K2CrO7, KMnO4的水溶液的組合，優選為 NaOH、NaClO 或 H 2S04的水溶液。蝕刻液I的濃度為0.l-35mol/L，優選為0.5-8mol/L0
[0016]進一步，蝕刻溫度為10_95°C，優選為50-70°C。蝕刻時間為1_300分鐘，優選為15-100 分鐘。
[0017]進一步，所述制作方法還包括，再蝕刻:將去除抗蝕刻涂層后的聚合物薄膜浸沒在蝕刻液II中進行再蝕刻。
[0018]再進一步，再蝕刻溫度為10-95°C，優選為50-70°C。再蝕刻時間為1_200分鐘，優選為10-80分鐘。
[0019]更進一步，蝕刻液II 為 Na0H、K0H、H2S04、HCl、HF、NaClO 或謂1104的水溶液或 H 2S04、HCl、HF、NaClO, K2CrO7, KMnO4的水溶液的組合，優選為NaOH、NaClO或H 2S04的水溶液。蝕刻液II的濃度為0.5-15mol/L，優選為0.5_5mol/L0
[0020]進一步，所述制作方法還包括，
[0021]清洗:在烘干之前，用清水清洗蝕刻后的聚合物薄膜。
[0022]本發明提供的制作方法，其工藝簡單，易于實施，成本低。采用該方法，可制作出具有小口端截面圓直徑(Dl)為0.1-15微米、大口端截面圓直徑(D2)為0.2-20微米的單錐形微孔的重離子微孔膜或核孔膜，微孔形狀如圖3所示。
【附圖說明】
[0023]圖1是常規的雙錐形微孔斷面示意圖；
[0024]圖2是根據本發明提供的方法在聚合物薄膜上形成的單錐形微孔的斷面示意圖；
[0025]圖3是根據本發明提供的方法在聚合物薄膜上形成具有單錐形微孔的核徑跡蝕刻膜的電鏡圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步描述。
[0027]實施例1
[0028]本實施例用于說明本發明提供的核徑跡蝕刻膜的制作方法。具體步驟如下:
[0029]輻照:選用厚度35 μπι的聚丙烯薄膜作基膜，在中國原子能科學研究院的串列加速器上產生能量為120?500MeV的硫離子束，束流強度為0.1nA?1mA，輻射在基膜上，照射時間為0.1?0.8秒，使輻照產生的潛徑跡貫穿聚合物基膜，輻照后在基膜上形成的潛徑跡密度為I X 105/cm2;
[0030]涂抗蝕刻涂層:在輻照后的基膜的一面涂敷抗蝕刻油墨(臺灣川裕，型號:PR3000)，使得到的抗蝕刻油墨涂層的厚度為5 μπι;
[0031 ] 蝕刻:將涂有抗蝕刻涂層的基膜放到濃度為6mol/L的H2SOjP 0.5mol/L的重鉻酸鉀水溶液組成的混合溶液中進行蝕刻，蝕刻時間為lOOmin，蝕刻溫度為70°C ;
[0032]除抗蝕刻涂層:將蝕刻后的基膜浸入到溫度為40°C的lmol/L的NaOH溶液中，使抗蝕刻油墨溶入其中，從而將抗蝕刻油墨從基膜上去除；
[0033]清洗:利用純凈水清洗除抗蝕刻涂層后的基膜；
[0034]烘干:將清洗后的基膜在溫度70°C (不帶風機)的烘箱烘干。
[0035]經檢測，實施例1制作的微孔膜上形成的單錐形微孔的密度為I X 105/cm2,小口端截面圓直徑(Dl)為8.3微米、大口端截面圓直徑(D2)為10.0微米。
[0036]實施例2
[0037]本實施例用于說明本發明提供的核徑跡蝕刻膜的制作方法。具體步驟如下:
[0038]福照:選用厚度25 μπι的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜作基膜，在中國原子能科學研究院的串列加速器上，產生能量為120?500MeV的硫離子束，束流強度為0.1nA?1mA，輻射在基膜上，照射時間為0.1?0.8秒，使輻照產生的潛徑跡貫穿聚合物基膜，輻照后在基膜上形成的潛徑跡密度為I X 105/cm2；
[0039]涂抗蝕刻涂層:在輻照后的基膜的一面涂敷抗蝕刻膠(仁通，型號:S_338)，使得到的抗蝕刻膠涂層的厚度為3 μπι ;
[0040]蝕刻:將涂有抗蝕刻涂層的基膜放到濃度為6mol/L的NaOH溶液中進行蝕刻，蝕刻時間為30min，蝕刻溫度為55°C ；
[0041]除抗蝕刻涂層:將蝕刻后的基膜浸入到溫度為70°C的2mol/L的H2SO4溶液中，使抗蝕刻膠溶入其中，從而將抗蝕刻膠從基膜上去除；
[0042]清洗:利用純凈水清洗除抗蝕刻涂層后的基膜；
[0043]烘干:將清洗后的基膜在溫度70 °C的烘箱烘干。
[0044]經檢測，實施例1制作的微孔膜上形成的單錐形微孔的密度為I X 105/cm2,小口端截面圓直徑(Dl)為4.1微米、大口端截面圓直徑(D2)為5.2微米。
[0045]上述實施例只是對本發明的舉例說明，本發明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式實施，而不偏離本發明的要旨或本質特征。因此，描述的實施方式從任何方面來看均應視為說明性而非限定性的。本發明的范圍應由附加的權利要求說明，任何與權利要求的意圖和范圍等效的變化也應包含在本發明的范圍內。
【主權項】
1.核徑跡蝕刻膜的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 輻照:用加速器產生的荷能離子輻照聚合物薄膜，使輻照產生的潛徑跡貫穿聚合物薄膜； 涂抗蝕刻涂層:在聚合物薄膜的一面涂敷抗蝕刻涂層； 蝕刻:將經過輻照的聚合物薄膜浸沒在蝕刻液I中進行蝕刻； 除抗蝕刻涂層:將在蝕刻液I中蝕刻后的聚合物薄膜表面的抗蝕刻涂層去除； 烘干:將蝕刻完畢的聚合物薄膜烘干。2.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述聚合物薄膜的材質為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚丙烯或聚氨酯，厚度為5-300 μπι。3.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，輻照步驟中，輻照后在聚合物薄膜上形成的潛徑跡密度為I X 12?I X 10 12/cm2。4.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，涂抗蝕刻涂層步驟中所采用的抗蝕刻材料為抗蝕刻膠或抗蝕刻油墨；抗蝕刻涂層的厚度為0.01-20 μ m05.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，蝕刻步驟中，蝕刻液I為NaOH、K0H、H2S04、HCl、HF、NaC1、K2CrO7S KMnO 4的水溶液或 H 2S04、HCl、HF、NaC1、K2Cr07、KMnO4的水溶液的組合；蝕刻液I的濃度為0.l-35mol/L06.根據權利要求5所述的制作方法，其特征在于，蝕刻溫度為10-95°C;蝕刻時間為1-300分鐘。7.根據權利要求1-6任一所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法還包括， 再蝕刻:將去除抗蝕刻涂層后的聚合物薄膜浸沒在蝕刻液II中進行再蝕刻。8.根據權利要求7所述的制作方法，其特征在于，再蝕刻溫度為10-95°C;再蝕刻時間為1-200分鐘。9.根據權利要求8所述的制作方法，其特征在于，蝕刻液II為Na0H、K0H、H2S04、HCl、HF、NaC1, K2CrO7S KMnO 4的水溶液或 H 2S04、HCl、HF、NaC1, K2CrO7,謂1104的水溶液的組合；蝕刻液II的濃度為0.5-15mol/L010.根據權利要求1-6任一所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法還包括， 清洗:在烘干之前，用清水清洗蝕刻后的聚合物薄膜。
【專利摘要】本發明涉及核徑跡蝕刻膜的制作方法，包括以下步驟：輻照，用加速器產生的荷能離子或反應堆產生的裂變碎片輻照聚合物薄膜；涂抗蝕刻涂層，在聚合物薄膜的一面涂敷抗蝕刻涂層；蝕刻，將經過輻照的聚合物薄膜浸沒在蝕刻液Ⅰ中進行蝕刻；除抗蝕刻涂層，將在蝕刻液Ⅰ中蝕刻后的聚合物薄膜表面的抗蝕刻材料去除；烘干，將蝕刻完畢的薄膜聚合物烘干。本發明提供的制作方法，其工藝簡單，易于實施，成本低，采用該方法可制作出具有小口端截面圓直徑(D1)為0.1-15微米、大口端截面圓直徑(D2)為0.2-20微米的單錐形微孔的核徑跡蝕刻膜。
【IPC分類】B01D69/02, B01D67/00, B01D71/06
【公開號】CN105169963
【申請號】
【發明人】梁海英, 吳振東, 焦學勝, 陳東風, 鞠薇, 傅元勇, 王雪杰
【申請人】中國原子能科學研究院
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月15日