一種仿生自清潔金屬纖維過濾材料的制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明公開了一種仿生自清潔金屬纖維過濾材料的制備工藝。
【背景技術】
[0002]目前人們開發(fā)了多種技術來降低柴油機尾氣。微粒的排放，其中柴油機尾氣微粒捕集器(DPF)以其優(yōu)異的性能和便于實施而受到人們越來越多的關注。但是基于過濾方法的微粒捕集器在過濾過程中隨著微粒在過濾材料表面的集聚，捕集器背壓升高從而影響發(fā)動機性能。因此DPF濾芯合理有效的再生方法是研究的重點和難點。
[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)良潤濕特性的金屬纖維材料將有望通過降低材料表面和尾氣微粒之間的粘附力來實現(xiàn)過濾材料的自清潔。
[0004]為了克服上述問題，本發(fā)明通過開發(fā)基于荷葉仿生特殊功能過濾材料有希望使得沉積在過濾材料表面的濾餅在重力或振動的輔助作用下實現(xiàn)自動脫離，最終實現(xiàn)DPF的自動再生。本發(fā)明以單層金屬絲網(wǎng)為研究對象，通過化學涂鍍的方法在其表面制備了納米尺度的N1-P鍍層。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，發(fā)明種仿生自清潔金屬纖維過濾材料的制備工藝。其技術方案是一種仿生自清潔金屬纖維過濾材料的制備工藝，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，通過化學涂鍍的方法在金屬纖維表面制備N1-P合金鍍層，制備出仿生自清潔金屬纖維過濾材料。
[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。選取沉積時間分別60min的絲網(wǎng)試樣。
[0010]本發(fā)明的特點是: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、燒結金屬纖維等。通過化學涂鍍的方法在絲網(wǎng)表面設置了 N1-P鍍層，顯微圖片顯示涂層表現(xiàn)了類似于荷葉表面的微-納分層結構。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°，過濾背壓增加相對較少，N1-P鍍層形成的球狀突起在一定程度上增加了絲網(wǎng)過濾效率。研究表明:生物表面的微一納非光滑結構是其優(yōu)良的表面潤濕特性的重要原因之一。化學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便可行的方法?；瘜W鍍鎳磷合金(N1-P)工藝是一種低成本、無污染的表面保護和表面強化技術手段，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隨著沉積時間的增加而增加。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)明對降低過濾材料與濾餅之間粘附力的研制具有重要的借鑒意義，市場前景廣闊。
【具體實施方式】
[0011]一種仿生自清潔金屬纖維過濾材料的制備工藝，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，通過化學涂鍍的方法在金屬纖維表面制備N1-P合金鍍層,制備出仿生自清潔金屬纖維過濾材料。
[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。選取沉積時間分別60min的絲網(wǎng)試樣。
【主權項】
1.一種仿生自清潔金屬纖維過濾材料的制備工藝，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，通過化學涂鍍的方法在金屬纖維表面制備N1-P合金鍍層，制備出仿生自清潔金屬纖維過濾材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種仿生自清潔金屬纖維過濾材料的制備工藝，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)權利要求1所述的一種仿生自清潔金屬纖維過濾材料的制備工藝，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，清洗時間為1min。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種仿生自清潔金屬纖維過濾材料的制備工藝，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)權利要求1所述的一種壓敏超導-金屬-高分子復合材制備工藝，其特征是:化學鍍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，本實驗選取沉積時間分別60min的絲網(wǎng)試樣。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種仿生自清潔金屬纖維過濾材料的制備工藝。其技術方案是：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，通過化學涂鍍的方法在金屬纖維表面制備Ni-P合金鍍層，制備出仿生自清潔金屬纖維過濾材料。本發(fā)明的特點是：通過化學涂鍍的方法在絲網(wǎng)表面設置了Ni-P鍍層，顯微圖片顯示涂層表現(xiàn)了類似于荷葉表面的微-納分層結構。仿生涂鍍之后的絲網(wǎng)的疏水特性明顯增加。研究化學鍍鎳磷合金（Ni-P）工藝是一種低成本、無污染的表面保護和表面強化技術手段，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隨著沉積時間的增加而增加。
【IPC分類】B01D39-08, C23C18-32, C23C18-36
【公開號】CN104694910
【申請?zhí)枴緾N201310657516
【發(fā)明人】馬文超
【申請人】青島平度市舊店金礦
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月9日