一種仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前人們開(kāi)發(fā)了多種技術(shù)來(lái)降低柴油機(jī)尾氣。微粒的排放，其中柴油機(jī)尾氣微粒捕集器(DPF)以其優(yōu)異的性能和便于實(shí)施而受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。但是基于過(guò)濾方法的微粒捕集器在過(guò)濾過(guò)程中隨著微粒在過(guò)濾材料表面的集聚，捕集器背壓升高從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。因此DPF濾芯合理有效的再生方法是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0003]以荷葉為代表的很多生物體表面都具有超疏水特性(與水的表面接觸角大于150° )和自清潔能力，受此啟發(fā)，具有優(yōu)良潤(rùn)濕特性的金屬纖維材料將有望通過(guò)降低材料表面和尾氣微粒之間的粘附力來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)濾材料的自清潔。
[0004]為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)開(kāi)發(fā)基于荷葉仿生特殊功能過(guò)濾材料有希望使得沉積在過(guò)濾材料表面的濾餅在重力或振動(dòng)的輔助作用下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫離，最終實(shí)現(xiàn)DPF的自動(dòng)再生。本發(fā)明以單層金屬絲網(wǎng)為研究對(duì)象，通過(guò)化學(xué)涂鍍的方法在其表面制備了納米尺度的N1-P鍍層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，發(fā)明種仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料的制備工藝。其技術(shù)方案是一種仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料的制備工藝，其特征是:基于土壤生物體表的脫附特性和以荷葉為代表的生物體表的自清潔特性，通過(guò)化學(xué)涂鍍的方法在金屬纖維表面制備N(xiāo)1-P合金鍍層，制備出仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料。
[0006]金屬絲網(wǎng)表面N1-P鍍層的制備工藝:在N1-P鍍層制備之前首先進(jìn)行絲網(wǎng)表面清洗以獲得理想的表面催化活性，它主要包堿清洗、酸清洗和超聲清洗。
[0007]堿清洗是為了除掉絲網(wǎng)表面油脂，使用如下含有表面活性劑的堿性溶液NaOH，20?40g/L ； NaCO3, 20?30g/L ；Na3PO4.12H20, 5?10g/L，OP-1O 乳化劑，I?3g/L。溶液溫度控制在70°C，清洗時(shí)間為lOmin。
[0008]酸清洗是為了除凈絲網(wǎng)表面氧化物，堿清洗后的試樣浸入20%HC1溶液2min。酸清洗后絲網(wǎng)浸入丙酮溶液中超聲清洗15min，后浸入去離子水中超聲清洗5min待用。
[0009]化學(xué)鍍N1-P的主要溶液成分為=NiSO4 (15g/L)、次亞磷酸鈉(14g/L)、乙酸鈉(13g/L。溶液溫度控制在80°C。選取沉積時(shí)間分別60min的絲網(wǎng)試樣。
[0010]本發(fā)明的特點(diǎn)是:金屬纖維材料具有很好的韌性和耐熱性能，并且可以方便地加工成復(fù)雜的形狀，是一種重要的DPF濾芯材料，主要包括金屬絲網(wǎng)、金屬纖維氈、燒結(jié)金屬纖維等。通過(guò)化學(xué)涂鍍的方法在絲網(wǎng)表面設(shè)置了 N1-P鍍層，顯微圖片顯示涂層表現(xiàn)了類(lèi)似于荷葉表面的微-納分層結(jié)構(gòu)。仿生涂鍍之后的絲網(wǎng)的疏水特性明顯增加，表面接觸角從110.5°增加到123°，過(guò)濾背壓增加相對(duì)較少，N1-P鍍層形成的球狀突起在一定程度上增加了絲網(wǎng)過(guò)濾效率。研究表明:生物表面的微一納非光滑結(jié)構(gòu)是其優(yōu)良的表面潤(rùn)濕特性的重要原因之一?；瘜W(xué)涂鍍方法是一種在各種金屬或非金屬表面制備均勻的金屬薄層的簡(jiǎn)便可行的方法?；瘜W(xué)鍍鎳磷合金(N1-P)工藝是一種低成本、無(wú)污染的表面保護(hù)和表面強(qiáng)化技術(shù)手段，鍍層表面具有高硬度、高耐蝕性、高耐磨性。鎳磷合金鍍層的厚度會(huì)隨著沉積時(shí)間的增加而增加。N1-P鍍層還可以有效的防止換熱器表面沉積層的形成，表現(xiàn)出了良好的防污特性。該發(fā)明對(duì)降低過(guò)濾材料與濾餅之間粘附力的研制具有重要的借鑒意義，市場(chǎng)前景廣闊。
【具體實(shí)施方式】
[0011]一種仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料的制備工藝，其特征是:基于土壤生物體表的脫附特性和以荷葉為代表的生物體表的自清潔特性，通過(guò)化學(xué)涂鍍的方法在金屬纖維表面制備N(xiāo)1-P合金鍍層,制備出仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料。
[0012]金屬絲網(wǎng)表面N1-P鍍層的制備工藝:在N1-P鍍層制備之前首先進(jìn)行絲網(wǎng)表面清洗以獲得理想的表面催化活性，它主要包堿清洗、酸清洗和超聲清洗。
[0013]堿清洗是為了除掉絲網(wǎng)表面油脂，使用如下含有表面活性劑的堿性溶液NaOH，20?40g/L ； NaCO3, 20?30g/L ；Na3PO4.12H20, 5?10g/L，OP-1O 乳化劑，I?3g/L。溶液溫度控制在70°C，清洗時(shí)間為lOmin。
[0014]酸清洗是為了除凈絲網(wǎng)表面氧化物，堿清洗后的試樣浸入20%HC1溶液2min。酸清洗后絲網(wǎng)浸入丙酮溶液中超聲清洗15min，后浸入去離子水中超聲清洗5min待用。
[0015]化學(xué)鍍N1-P的主要溶液成分為=NiSO4 (15g/L)、次亞磷酸鈉(14g/L)、乙酸鈉(13g/L。溶液溫度控制在80°C。選取沉積時(shí)間分別60min的絲網(wǎng)試樣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料的制備工藝，其特征是:基于土壤生物體表的脫附特性和以荷葉為代表的生物體表的自清潔特性，通過(guò)化學(xué)涂鍍的方法在金屬纖維表面制備N(xiāo)1-P合金鍍層，制備出仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料的制備工藝，其特征是:金屬絲網(wǎng)表面N1-P鍍層的制備工藝:在N1-P鍍層制備之前首先進(jìn)行絲網(wǎng)表面清洗以獲得理想的表面催化活性，它主要包堿清洗、酸清洗和超聲清洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料的制備工藝，其特征是:堿清洗是為了除掉絲網(wǎng)表面油脂，使用如下含有表面活性劑的堿性溶液NaOH，2(T40g/L ;NaCO3, 20?30g/L ；Na3PO4.12H20，5?10g/L，OP-1O 乳化劑，I?3g/L，溶液溫度控制在 70°C，清洗時(shí)間為1min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料的制備工藝，其特征是:酸清洗是為了除凈絲網(wǎng)表面氧化物，堿清洗后的試樣浸入20%HC1溶液2min，酸清洗后絲網(wǎng)浸入丙酮溶液中超聲清洗15min,后浸入去離子水中超聲清洗5min待用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓敏超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材制備工藝，其特征是:化學(xué)鍍N1-P的主要溶液成分為=NiSO4 (158/1)、次亞磷酸鈉(148/1)、乙酸鈉(138/1，溶液溫度控制在80°C，本實(shí)驗(yàn)選取沉積時(shí)間分別60min的絲網(wǎng)試樣。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料的制備工藝。其技術(shù)方案是：基于土壤生物體表的脫附特性和以荷葉為代表的生物體表的自清潔特性，通過(guò)化學(xué)涂鍍的方法在金屬纖維表面制備N(xiāo)i-P合金鍍層，制備出仿生自清潔金屬纖維過(guò)濾材料。本發(fā)明的特點(diǎn)是：通過(guò)化學(xué)涂鍍的方法在絲網(wǎng)表面設(shè)置了Ni-P鍍層，顯微圖片顯示涂層表現(xiàn)了類(lèi)似于荷葉表面的微-納分層結(jié)構(gòu)。仿生涂鍍之后的絲網(wǎng)的疏水特性明顯增加。研究化學(xué)鍍鎳磷合金（Ni-P）工藝是一種低成本、無(wú)污染的表面保護(hù)和表面強(qiáng)化技術(shù)手段，鍍層表面具有高硬度、高耐蝕性、高耐磨性。鎳磷合金鍍層的厚度會(huì)隨著沉積時(shí)間的增加而增加。
【IPC分類(lèi)】B01D39-08, C23C18-32, C23C18-36
【公開(kāi)號(hào)】CN104694910
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310657516
【發(fā)明人】馬文超
【申請(qǐng)人】青島平度市舊店金礦
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月9日