[发明专利]一种利用3d打印技术制备的过滤膜及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于膜材料制备技术领域，具体涉及一种利用3d打印技术制备的过滤膜及其制备方法。

【背景技术】

VOCs的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。VOCs是挥发性有机化合物的英文简称，通常所说的墙面漆中对人体有害的化学物质(重金属除外)就是指VOCs。这些挥发性有机化合物包括甲醛、氨、乙二醇、酯类等物质。当房间里VOCs达到一定浓度时，会引起头痛、恶心、呕吐、乏力等症状，严重时甚至引发抽搐、昏迷，伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。

我们居室中的VOCs主要来源于乳胶漆、墙纸、地面、绝热材料、粘结剂、涂料等装修材料。中国的《室内装饰装修材料有害物含量》规定：墙面漆中的VOCs含量须≤200克/升；环境标志认证标准也要求墙面漆除水后的VOCs含量要≤80克/升；发达国家的标准则更严苛，如欧盟标准中墙面漆的VOCs含量须≤75克/升。

随着经济快速发展，现在挥发性有机物VOCs产生量大，各种装修家居，室内以及不同的方式产生了许多的挥发性有机物，对人体危害大，不易察觉。然而现有技术难于有效的吸收和治理VOCs，即使采用化学法治理VOCs也会产生二次污染等问题，使得方法复杂而难于达到高效简便地治理VOCs，此外还存在着处理成本高的问题。

吸附法是目前处理挥发性有机物的一种广泛采用的方法，其具有方法简单、处理成本低、处理量大的特点。但是现有的吸附法存在一些突出的缺点，例如吸附效率低、对于低浓度VOC气体吸附效果不佳、吸附剂的吸附容量不高。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种利用3d打印技术制备的过滤膜，以解决现有技术难于有效的吸收和治理VOCs，即使采用化学法治理VOCs也会产生二次污染，以及处理成本高等问题。本发明的利用3d打印技术制备的过滤膜中含有石墨烯、硅酸盐等混合成分，具有耐高温高压，耐腐蚀，抗震性能好等特点；本发明的利用3d打印技术制备的过滤膜吸收VOCs等有毒气体效率高，工艺简单，制备成本低。

为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种利用3d打印技术制备的过滤膜，以重量份为单位，包括以下原料：蒙脱石80-124份、水滑石52-78份、硅酸钠20-36份、活性炭23-32份、沸石15-22份、高岭土13-19份、碳纤维10-18份、钛酸异丙酯5-8份、甲基异丁基酮6-9份、玻璃纤维3-5份、石墨烯1-2份、引发剂0.3-0.5份、催化剂0.5-0.8份、增粘剂0.4-0.7份、增韧剂1.2-2份、聚凝剂0.8-1.2份、稳定剂0.5-0.8份。

优选地，所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯。

优选地，所述催化剂为铂催化剂。

优选地，所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷。

优选地，所述增韧剂为聚丙二烯橡胶。

优选地，所述聚凝剂为聚合氯化铝。

优选地，所述稳定剂为有机锡稳定剂。

本发明还提供一种利用3d打印技术制备的过滤膜的制备方法，包括以下步骤：

S1：将蒙脱石、水滑石、硅酸钠、活性炭、沸石、高岭土浸泡在去离子水中，清洗掉附着的污染物，接着烘干至含水量≤2％，再接着将烘干的蒙脱石、水滑石、硅酸钠、活性炭、沸石、高岭土，以及碳纤维、玻璃纤维放入纳米粉碎机中，在转速为1000-1200r/min下粉碎1-1.5h后过筛子，制得混合物A；

S2：将步骤S1制得的混合物A、钛酸异丙酯、甲基异丁基酮、石墨烯、引发剂、催化剂、增韧剂搅拌2-3h后放入纳米粉碎机粉碎，制得混合物B；

S3：将步骤S2制得的混合物B、增粘剂、聚凝剂、稳定剂混合均匀，制得混合物C；

S4：在激光烧结3D打印机中利用电脑设计成的膜三维文件，其中设计孔径为0.01-0.08nm，打印层厚为0.05-0.12nm，将步骤S3制得的混合物C经过铺粉辊铺粉，再经过激光扫描后瞬间在激光点处形成高温层层叠加融合，经冷却至室温，制得孔径均匀的利用3d打印技术制备的过滤膜。

优选地，步骤S2中所述搅拌是在温度为220-260℃，转速为400-600r/min下进行的。

优选地，步骤S4中所述激光点的温度为1500℃以上。

本发明具有以下有益效果：