СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕМБРАН ДЛЯ ФИЛЬТРОВАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК B01D67/00 B01D71/00 

Изобретение относится к области физико-химической очистки веществ, а более конкретно к способам изготовления пористых мембран для фильтрования. Оно может быть использовано для решения задач фильтрации, ультрафильтрации, диализа.

Известны способы изготовления мембран для фильтрования, см. например, книгу С. -Т. Хванга и К.Каммермейера "Мембранные процессы разделения", М. Химия, 1981, с. 367-394. Эти способы позволяют получить фильтры с хаотическим расположением и конфигурацией пор по их диаметру и длине.

Среди известных способов изготовления мембран для фильтрования наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, описанный в работе Г. Н. Флерова и В.С.Барашенкова УФН, (1974), т.114, в. 2, с.361-369. Этот способ состоит в том, то пленку или пластину из фильтровального материала облучают потоком высокоэнергетических частиц (ионов), подвергая ее таким образом локальному воздействию. После экспозиции пленку обрабатывают травителем, который растворяет вещество фильтра в местах, подвергшихся воздействию частиц, и в направлении их распространения вытравливают сквозные каналы (поры).

Этот способ налагает принципиальный предел на минимальные размеры пор, который определяется типом и энергией частиц, материалом пленки и режимом травления, а также на удельную плотность распределения пор по поверхности.

Целью настоящего изобретения является уменьшение размеров пор и увеличение поверхностной плотности их распределения.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе изготовления мембран для фильтрования, заключающемся в том, что пленку или пластину подвергают локальному облучению потоками высокоэнергетических частиц квантов излучения, электронов или ионов, после чего обрабатывают травителем, пленку (или пластину) предварительно растягивают, затем наносят на нее слой эластичного резиста, после чего его локально облучают пучками света или частиц и вытравливают в нем сквозные отверстия травителем, который не действует на подложку. Затем напряжение снимают и сквозь образовавшиеся отверстия протравливают сквозные каналы в подложке, используя травитель, не воздействующий на резист.

Слой эластичного резиста можно нанести на пленку или пластину перед ее растягиванием.

В качестве резистивного слоя можно наносить лэнгмюровскую пленку при значениях поверхностного давления, находящихся в диапазоне между величинами, соответствующими состояниям двумерного газа и коллапса.

Порядок снятия напряжения и травления резиста может быть обратным. Перед травлением подложки ее можно облучить потоками высокоэнергетических частиц сквозь каналы в слое резиста. В качестве подложки можно использовать пленку с предварительно созданными в ней порами.

На чертеже схематически изображена последовательность этапов изготовления слоистой мембраны для фильтрования: а облучение растянутой лэнгмюровской пленки на растянутой подложке, б пленка после снятия растяжения, в - травление лэнгмюровской пленки, г травление подложки; 1 пленка-подложна, 2 лэнгмюровская пленка, 3 растягивающие усилия, 4 зоны облучения, 5 - облучающие потоки, 6 отверстия в лэнгмюровской пленке, 7 травитель для лэнгмюровской пленки, 8 защитный слой, 9 каналы (поры) в пленке-подложке, 10 травитель для подложки.

Поскольку лэнгмюровская пленка была нанесена в состоянии, далеком от коллапса, то при снятии растяжения и сжатии она сохраняет равномерность толщины. При сжатии пленок сжимаются и облученные зоны, а также уменьшается расстояние между ними. Это приводит к уменьшению размеров сечений пор и повышению удельной поверхностной плотности их распределения в мембране.

Способ изготовления мембран для фильтрации включает операции локального облучения пленки или пластины пучками высокоэнергетических частиц / квантов излучения, электронов или ионов / и последующего травления. Перед облучением пленку или пластину растягивают, затем наносят слой эластичного резиста / в качестве которого можно использовать лэнгмюровскую пленку /. В облученном резисте вытравливают сквозные отверстия, снимают напряжение и сквозь образовавшиеся отверстия вытравливают сквозные каналы / поры / в подложке. Последовательность снятия напряжения и травления резиста может быть обратной. Перед травлением подложки ее можно подвергнуть дополнительному облучению сквозь отверстия в резисте. В качестве подложки можно использовать пленку с предварительно созданными в ней порами. После снятия механического напряжения с пленки размеры пор и расстояния между ними оказываются меньше, чем размеры зон облучения и их удаленность друг от друга. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ изготовления мембран для фильтрования, включающий локальное облучение исходной пленки потоками высокоэнергетических частиц и последующую обработку травителем, отличающийся тем, что облучению подвергают предварительно растянутую исходную пленку с нанесенным на нее слоем эластичного резиста, после облучения растягивающие усилия снимают, обработку травителем ведут в две ступени, на первой из которых при помощи травителя, вытравливающего сквозные отверстия в слое эластичного резиста и не воздействующего на исходную пленку, а на второй ступени при помощи травителя, вытравливающего отверстия в исходной пленке через отверстия в слое эластичного резиста и не воздействующего на последний. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой эластичного резиста наносят на предварительно растянутою пленку. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой эластичного резиста наносят на исходную пленку перед ее растяжением. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве слоя эластичного резистра используют ленгмюровскую пленку. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что растягивающее усилие снимают после травления эластичного резиста. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что растягивающее усилие снимают перед травлением эластичного резиста. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед второй ступенью травления исходную пленку дополнительно облучают потоками высокоэнергетических частиц через отверстия в слое эластичного резиста. 8. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве высокоэнергетических частиц используют кванты излучения, электроны или ионы.