CN104385697A - 复合气体过滤膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合气体过滤膜，所述过滤膜由位于底部的无纺布基材层、位于中间的支撑层、以及位于顶部的过滤层复合而成，所述无纺布基材层与支撑层之间通过高温熔融复合，支撑层与过滤层之间通过高温熔融复合。本发明结构简单，易于制备得到，气体过滤膜采用高温复合工艺，复合过程中不添加热熔胶不仅具有透气性好、环保性优等特点，而且避免了热熔胶在使用过程中，由于极性溶剂的作用而发生溶解，从而造成层与层之间脱落现象的发生，其复合强度优于胶粘复合，具有很好的耐油性、耐酒精性、耐老化性能等优点。

Description

复合气体过滤膜
技术领域
本发明涉及一种复合气体过滤膜。 
背景技术
气体过滤膜一般都是布状的滤纸，根据不同的应用场合会制作成囊式、折叠、卷式等过滤滤材。现有的气体过滤膜过滤层材质主要有：聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯（PE）、聚偏氟乙烯（PVDF）等，气体过滤膜主要有基材和过滤层复合而成，常用的复合工艺是热熔胶粘接，其基材主要由聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚乙烯（PE）等材质制成的无纺布。 
气体过滤膜常用于特殊环境的气体的洁净，这些气体中常含有水汽、油分、亲水化物质、杂质等。由于膜材质的特性，只有疏水的膜材质才可以透气，一旦材质亲水，则不能透气，因此气体过滤膜必须选用疏水的材质。 
目前，现有的疏水材质中，PTFE的疏水性能最好，PVDF次之，但都存在着耐久性问题。长期使用，会发现材质慢慢被亲水的现象，一旦亲水则透气性能下降。同时，由于生产工艺等原因，国内现有的气体过滤膜都是由热熔胶粘接复合，其不仅会影响产品的透气性，而且在使用过程中，热熔胶会慢慢由于极性溶剂如丙酮、二甲基乙酰胺（DMAC）等的作用而发生溶胀，造成基材与过滤层之间复合强度不高，易发生分层脱开，另外，其在某些耐受性场合，如高温、强酸、强碱等场合，基材与过滤层也容易分层脱开。 
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种疏水性极强的复合气体过滤膜，同时，该过滤膜具有很好的耐油性、耐酒精性和耐老化性能。 
一种复合气体过滤膜，所述过滤膜由位于底部的无纺布基材层、位于中间的支撑层、以及位于顶部的过滤层复合而成，所述无纺布基材层与支撑层之间通过高温熔融复合，支撑层与过滤层之间通过高温熔融复合。 
作为优选，所述无纺布基材层选用下列之一组分制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、乙酸纤维素，所述支撑层由热塑性聚氨酯弹性体橡胶制成，所述过滤层由膨体聚四氟乙烯制成。 
作为优选，所述无纺布基材层的厚度为200～1000um。 
作为优选，所述支撑层的厚度为10～500um。 
作为优选，所述过滤层的厚度为10～200um。 
过滤膜透气性除主要与孔径大小有关外，还与膜的厚度和孔隙度有关。膜的相对透气系数会随膜的厚度增加而下降，而孔隙度增大，一方面可以增加膜的相对透气系数，而另一方面又使膜的孔径增大，而膜孔径的增大对提高膜的过滤效果显然是一个不利的因素，选择一个合适的膜的厚度，可以提高过滤时的拦截效应，增加膜的过滤效果。 
作为优选，所述支撑层在70～120℃温度下由单向拉伸机拉伸成孔，孔径控制在0.2～5um。 
作为优选，所述过滤层在250～350℃温度下由双向拉伸机拉伸成孔，孔径控制在0.1～2um。 
作为优选，所述过滤膜先由中间支撑层和过滤层在100～130℃之间复合，然后中间支撑层再与无纺布基材层在100～130℃之间复合而成。支撑层在100～130℃温度下呈熔融临界状态，从而与过滤层实现高温熔融复合，然后复合有过滤层的中间支撑层在100～130℃温度下再次呈熔融临界状态，与无纺布基材层之间实现高温复合。 
本发明过滤膜气体通量为100～1000m3/(m2··h)，过滤膜纯水接触角可达到100°以上，过滤膜可达到7级以上防油等级。 
本发明结构简单，易于制备得到，气体过滤膜采用高温复合工艺，复合过程中不添加热熔胶不仅具有透气性好、环保性优等特点，而且避免了热熔胶在使用过程中，由于极性溶剂的作用而发生溶解，从而造成层与层之间脱落现象的发生，其复合强度优于胶粘复合，具有很好的耐油性、耐酒精性、耐老化性能等优点。 
附图说明
图1是本发明的结构示意图； 
图2是本发明制作工艺流程图；
图3是本发明过滤层的电镜图；
图4是本发明中间支撑层的电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。 
实施例1 
参照图1～4，一种复合气体过滤膜，所述过滤膜由位于底部的无纺布基材层1、位于中间的支撑层2、以及位于顶部的过滤层3复合而成，所述无纺布基材层1与支撑层2之间通过高温熔融复合，支撑层2与过滤层3之间通过高温熔融复合。
所述无纺布基材层由聚丙烯（PP）制成，所述支撑层由热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）制成，所述过滤层由膨体聚四氟乙烯（PTFE）制成。所述无纺布基材层的厚度为500um，支撑层的厚度为100um，过滤层的厚度为50um。 
所述支撑层是由TPU料在100～110℃温度下由单向拉伸机拉伸成孔，孔径控制在0.5um。所述过滤层是由PTFE料经膨化在300℃温度下由双向拉伸机拉伸成孔，孔径控制在0.2um。 
所述过滤膜先由中间支撑层2和过滤层3在温度100～130℃之间的第一加热辊筒4上复合，然后中间支撑层2再与无纺布基材层1在温度100～130℃之间的第二加热辊筒5上复合而成。中间支撑层在100～130℃温度下呈熔融状态，从而与过滤层实现高温熔融复合，然后，复合有过滤层的中间支撑层在100～130℃温度下再次呈熔融临界状态，与无纺布基材层之间实现高温复合。 
本发明与其他过滤膜比较的结果如表1所示： 
表1
注：透气量单位为：m3/(m2·h)
结果表明，本发明接触角可以达到110°，具有极强的疏水性，其50%酒精耐受性也明显优于现有技术中的其他过滤膜。
实施例2 
与实施例1相比，改变过滤层孔径，过滤层孔径控制在1um。
实施例3 
与实施例1相比，改变中间支撑层孔径，支撑层孔径控制在2um。
实施例4 
与实施例1相比，改变过滤层及中间支撑层孔径，过滤层孔径控制在1um，支撑层孔径控制在2um。
过滤膜透气性除主要与孔径大小有关外，还与膜的厚度和孔隙度有关。膜的相对透气系数会随膜的厚度增加而下降，而孔隙度增大，一方面可以增加膜的相对透气系数，而另一方面又使膜的孔径增大，而膜孔径的增大对提高膜的过滤效果显然是一个不利的因素，因此，选择一个合适的膜的厚度以及膜的孔径，不仅可以达到一个合适的透气性，而且可以提高过滤时的拦截效应，增加膜的过滤效果。 
实施例1～4所得的过滤膜性能如表2所示： 
表2
注：透气量单位为：m3/(m2·h)。

Claims (8)

1.一种复合气体过滤膜，其特征在于：所述过滤膜由位于底部的无纺布基材层、位于中间的支撑层、以及位于顶部的过滤层复合而成，所述无纺布基材层与支撑层之间通过高温熔融复合，支撑层与过滤层之间通过高温熔融复合。
2.根据权利要求1所述的复合气体过滤膜，其特征在于：所述无纺布基材层选用下列之一组分制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、乙酸纤维素，所述支撑层由热塑性聚氨酯弹性体橡胶制成，所述过滤层由膨体聚四氟乙烯制成。
3.根据权利要求1所述的复合气体过滤膜，其特征在于：所述无纺布基材层的厚度为200～1000um。
4.根据权利要求1所述的复合气体过滤膜，其特征在于：所述支撑层的厚度为10～500um。
5.根据权利要求1所述的复合气体过滤膜，其特征在于：所述过滤层的厚度为10～200um。
6.根据权利要求1所述的复合气体过滤膜，其特征在于：所述支撑层在70～120℃温度下由单向拉伸机拉伸成孔，孔径控制在0.2～5um。
7.根据权利要求1所述的复合气体过滤膜，其特征在于：所述过滤层在250～350℃温度下由双向拉伸机拉伸成孔，孔径控制在0.1～2um。
8.根据权利要求1所述的复合气体过滤膜，其特征在于：所述过滤膜先由中间支撑层和过滤层在100～130℃间复合，然后中间支撑层再与无纺布基材层在100～130℃之间复合而成。
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