CN107558291A

CN107558291A - 半透膜支撑体用无纺布

Info

Publication number: CN107558291A
Application number: CN201710660024.3A
Authority: CN
Inventors: 刘挺; 李房; 周光大; 林建华
Original assignee: Hangzhou Forster Applied Materials Ltd By Share Ltd
Current assignee: Hangzhou Forster Applied Materials Ltd By Share Ltd; Hangzhou First Applied Material Co Ltd
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2018-01-09

Abstract

本发明公开了一种半透膜支撑体用无纺布，它的主要成分包括主体纤维，两种不同类型的粘合剂纤维、分散剂、湿强剂和消泡剂等。本发明采用湿法无纺布方法制备，先将原料分散在水中，利用斜网纸机抄造，再经过烘干以及热压等工艺制备得到样品。本发明的半透膜支撑体用无纺布，与同类产品相比，制备工艺进一步简化，采用本发明提供的原料组成、配比以及加工工艺，产品均匀性、表面平滑性和透水性均有所提高，且不会发生涂覆液渗透漏液的问题。

Description

半透膜支撑体用无纺布

技术领域

本发明属于湿法无纺布领域，涉及一种半透膜支撑体用无纺布。

背景技术

近年来，在以血液过滤为代表的医疗领域、以饮用水净化、海水淡化为代表的生活用水领域、在废水处理为代表的工业领域，半透膜做为一种高效的过滤材料受到了越来越多的关注和应用。半透膜是由纤维素类树脂、聚酯类树脂、聚砜类树脂、聚酰胺类树脂、聚酰亚胺类树脂、氟树脂等组成。但是，这些材料形成的半透膜很薄，力学强度很差，不能单独作为超滤膜、纳滤膜以及反渗透膜等分离膜使用。因此，半透膜在使用时需要支撑体材料提供强度，即以与无纺布贴合在一块的方式使用。

作为半透膜支撑体，中国专利ZL200880101073.2提出了以多层芯鞘结构纺粘长纤维无纺布为主体结构，并经热压处理的无纺布。该专利提出的以纺粘长纤维无纺布为主体结构的半透膜支撑体，与短纤维支撑体相比，其力学强度大幅提高。然而，该专利还存在如下问题：由于半透膜支撑体材料成分都是芯鞘结构长纤维，因此在热压过程中很容易产生表面膜化而导致透气性大幅下降。另外还存在如下问题：纺粘法制备的无纺布均匀性差，在应用时存在较多缺陷。

作为半透膜支撑体，中国专利ZL201080019045.3提出了以纺粘无纺布/融喷无纺布/纺粘无纺布为主体结构，并经热压处理的无纺布。该专利提出了以SMS为主要结构的半透膜支撑体，与芯鞘结构纺粘长纤维无纺布相比，其表面膜化现象明显改善。然而，该专利还存在如下问题：由于半透膜支撑体的纺粘纤维优选PET纤维，即表面为PET纤维，没有低熔点纤维，因此经过热压处理后的无纺布表面纤维之间的贴合性较差，容易起毛而形成缺陷。

中国专利ZL201080047695.9提出了一种半透膜支撑体的方法，其由湿法造纸工艺制备，支撑体由涂覆面和非涂覆面组成，分别包含两种粗细不同的主体短纤维和一种粘合剂短纤维。与干法纺丝工艺制备的半透膜支撑体相比，该专利提出的半透膜支撑体的均匀度、表面平滑性以及防涂覆液渗透性大幅提高。然而，该专利还存在如下问题：由于半透膜支撑体由涂覆面和非涂覆面组成，因此制备工艺更为复杂，且在后续热压加工过程的操作也更为复杂。

中国专利ZL201180062366.6也提出了一种湿法制备半透膜支撑体的方法，其由两张不同拉伸比的无纺布组成，分别包含一种主体短纤维和一种粘合剂短纤维。该专利通过将不同拉伸比的无纺布复合，来解决涂覆聚砜溶液后支撑体卷曲的问题。然而，该专利还存在如下问题：该专利中提到对涂覆聚砜溶液后支撑体卷曲这一问题的解决方案过于主观，并且没有对支撑体发生卷曲的程度对后续加工影响给出明确的定义和界限。同时，该专利还存在如下问题：由于半透膜支撑体由两种拉伸比不同的无纺布组成，因此制备工艺也较为复杂，不利于企业降成本。

中国专利ZL201380005581.1提到一种湿法制备半透膜支撑体的方法，其由单一无纺布组成，包含了一种主体短纤维、一种粘合剂短纤维，通过热压工艺将无纺布区分为表面层和中间层。该专利通过湿法抄造得到单层无纺布，制备工艺简化，且半透膜支撑体的均匀度、表面平滑性良好。然而，该专利还存在如下问题：为了实现无纺布用粘合剂纤维在表面层大部分熔融，同时在内部层半熔融的状态，而采用的热压工艺可能会导致样品表面膜化而造成无纺布的透气性大幅下降。

中国专利201410043311.6还提出了一种湿法制备半透膜支撑体的方法，其由单一无纺布组成，包含了一种主体短纤维、一种粘合剂短纤维和一种纸浆纤维素纤维。该专利通过湿法抄造得到单层无纺布，制备工艺简化。然而，该专利还存在如下问题：由于半透膜需要长期浸入水中，而纸浆纤维的存在会产生霉菌，从而污染水体。

另外，上述专利中，表征半透膜支撑体用无纺布的过滤性能均采用“透气性”，但是半透膜支撑体用无纺布是用在水处理中，显然这种方法并不能真实地反映出样品在使用状态时的实际性能。

综上，目前尚无一种制备工艺简单，且样品均匀性、平滑性和透气性优良，防涂覆液渗透性良好的半透膜支撑体用无纺布。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种半透膜支撑体用无纺布，本发明半透膜支撑体用无纺布的均匀性、平滑性、滤水性和防涂覆液渗透性好，加工工艺简单。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种半透膜支撑体用无纺布，其特征在于，它主要由主体纤维、聚酯型皮芯结构粘合剂纤维、未拉伸聚酯粘合剂纤维、分散剂、湿强剂和消泡剂组成；其中，由主体纤维、聚酯型皮芯结构粘合剂纤维和未拉伸聚酯粘合剂纤维组成的总纤维中，主体纤维、聚酯型皮芯结构粘合剂纤维和未拉伸聚酯粘合剂纤维的用量分别为50～80wt％、10～25wt％、10～25wt％；所述半透膜支撑体用无纺布采用湿法工艺，单层抄造制备，具体为：首先将主体纤维、聚酯型皮芯结构粘合剂纤维、未拉伸聚酯粘合剂纤维和分散剂分散在水中，通过打浆机形成总纤维的浓度为1.0～2.5wt％的第一均匀浆液，分散剂用量为该第一均匀浆液的0.001～0.01wt％；再加入湿强剂并加水稀释至总纤维浓度为0.01～0.05wt％的第二均匀浆液，湿强剂用量为总纤维的0.1～1.0wt％；加入消泡剂，消泡剂用量为总纤维的 0.1～0.8wt％，利用造纸机抄造成纸，将抄造后的湿纸烘干除水，再进行热压加工，得到半透膜支撑体用无纺布。

进一步地，所述主体纤维为由聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈等合成树脂纺丝而成的纤维，优选聚酯纤维。

进一步地，所述主体纤维的用量优选为总纤维的55～70wt％；主体纤维的纤维直径为 5～17μm，优选为7～12μm；主体纤维的纤维长度为3～10mm，优选为4～6mm；主体纤维的纤维截面优选圆形。

进一步地，所述聚酯型皮芯结构粘合剂纤维的用量优选为总纤维的15～20wt％；其中，皮层和芯层质量比优选为45:55～55:45，皮层材料为共聚酯，芯层材料为PET，其直径为5～15μm，优选为7～10μm；所述未拉伸聚酯粘合剂纤维的用量优选为总纤维的15～25wt％；未拉伸聚酯粘合剂纤维的直径为7～19μm，优选为10～13μm；所述聚酯型皮芯结构粘合剂纤维和未拉伸聚酯粘合剂纤维的长度为3～10mm，优选为4～6mm；所述聚酯型皮芯结构粘合剂纤维和未拉伸聚酯粘合剂纤维的截面优选为圆形。

进一步地，所述聚酯型皮芯结构粘合剂纤维的皮层的熔点和未拉伸聚酯粘合剂纤维的熔点比主体纤维的熔点低20～70℃。

进一步地，所述聚酯型皮芯结构粘合剂纤维和未拉伸聚酯粘合剂纤维的直径不同。

进一步地，所述分散剂选自表面活性剂、电解质类无机盐和水溶性高分子，优选水溶性高分子，更为优选聚氧化乙烯。

进一步地，所述消泡剂选自有机硅类消泡剂、醇类消泡剂、醚类消泡剂，优选醇类消泡剂；消泡剂用量优选为总纤维的0.3～0.6wt％。

进一步地，所述湿强剂选自脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚酰胺环氧氯丙烷、聚乙烯亚胺、聚羧酸和壳聚糖，优选为聚酰胺环氧氯丙烷；湿强剂用量优选为总纤维的0.4～0.8wt％。

进一步地，所述造纸机选用斜网纸机，斜网纸机的倾斜角为5～20°，优选为10～15°；抄造速率为10～60m/min，优选为20～40m/min；所述湿纸利用多组杨克式烘缸进行烘干，烘干温度为100～140℃，优选110～130℃；烘干时间为10min～60min，优选10min～25min；所述热压温度为-40℃～0℃，优选-30℃～0℃；热压压力为100～2000N/cm，优选300～1500N/cm；热压速度为10～60m/min，优选20～40m/min。

本发明的有益效果是：为了保证样品均匀性、平滑性和透气性优良，防涂覆液渗透性良好，在本发明中，采用一种纤维直径的主体纤维、一种纤维直径较小的皮芯结构粘合剂纤维和一种纤维直径较大的单一组分粘合剂纤维，主体纤维和粘合剂纤维分散在水中抄造成纸时，纤维之间可以形成复杂的纤维网络结构，而较细的皮芯型粘合剂纤维可以填充在纤维之间的缝隙处，一方面其皮层软化、熔融起到粘结作用，另一方面，其芯层结构的存在，可以为体系进一步增加强度。同时进一步简化加工工艺，采用斜网纸机单层湿纸直接抄造、干燥、热压的方法。采用本发明所设计的配方，单层湿纸直接抄造方法可以替代以往专利中提到的多层复合工艺，使得在不降低样品性能的前提下，加工设备和工艺得以进一步简化。

具体实施方式

下面，作为本专利的实施方式，对半透膜支撑体用无纺布以及其制备方法进行详述。作为该无纺布，在其表面涂覆聚合物树脂形成高分子膜而作为半透膜使用，特别适合于超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。半透膜支撑体用无纺布由主体纤维、两种及以上不同类型的粘合剂纤维、分散剂、湿强剂和消泡剂等组成。

主体纤维，作为半透膜支撑体的主要支撑结构，在低温下不会软化、熔融。可举例由聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈等合成树脂纺丝而成的纤维。另外，以纤维素衍生物以及合成树脂浆等为原料的纤维都属于主体纤维的范畴。但是，综合考虑主体纤维的耐热性、耐化学性、原料可加工性、原料来源以及丰富性以及价格等因素，更为优选聚酯纤维。在本发明中，主体纤维是支撑体的骨架结构，根据半透膜支撑体的要求，若主体纤维直径太小，则支撑体的滤水性会有所上升，因而会降低最终产品过滤速度；若主体纤维直径太大，则支撑体的强度和光滑度会明显降低。若主体纤维的长度过小，则支撑体的强度会明显下降；若主体纤维的长度过长，则支撑体的均匀性会大幅降低。若主体纤维的纤维截面为异形纤维，如T形、Y形或三角形等，则在湿法抄造过程中，不同纤维会在水中发生缠结等而导致分散性变差。因此在本实施方式中，主体纤维的纤维直径优选5～17μm，特别优选7～12μm。主体纤维的纤维长度优选3～10mm，特别优选4～6mm。主体纤维的纤维截面优选圆形。在本发明中，主体纤维占总纤维的比例优选50～80wt％，特别优选55～70wt％。

粘合剂纤维是以固定主体纤维，提高支撑体表面平滑性和防涂覆液渗透性为目的，在半透膜支撑体中起到熔融粘合作用的纤维，可以提高半透膜支撑体的强度。作为粘合剂纤维，可举例由高熔点聚酯(芯)与聚乙烯(皮)的皮芯结构纤维、高熔点聚酯(芯)与聚丙烯(皮) 的皮芯结构纤维、高熔点聚酯(芯)与低熔点聚酯(皮)的皮芯结构纤维、未拉伸聚酯纤维等。在本发明中，优选高熔点聚酯(芯)与低熔点聚酯(皮)的皮芯结构纤维和未拉伸聚酯纤维共同作为半透膜支撑体的粘合剂纤维。未拉伸聚酯纤维可以在较少添加量的情况下提供更优的粘结作用。而皮芯结构的粘合剂纤维在为半透膜支撑体提供粘结性能的同时还可以为热压后的支撑体提供强度，但是与未拉伸聚酯纤维相比，由于其粘结作用的皮层较少，因此其用量较大。对于纤维截面为异形纤维，如T形、Y形或三角形等粘合剂纤维，在湿法抄造过程中，不同纤维会在水中发生缠结等而导致分散性变差。

在含有一种纤维直径的主体纤维和一种纤维直径的粘合剂纤维的情况下，主体纤维和粘合剂纤维分散在水中抄造成纸后，在热压过程中，由于主体纤维和粘合剂纤维直径还存在较小的间隙，因而会发生涂覆液渗透现象。而在含有两种纤维直径的主体纤维和一种纤维直径的粘合剂纤维的情况下，主体纤维和粘合剂纤维分散在水中抄造成纸时，纤维之间可以形成复杂的纤维网络结构，从而在热压过程中可以改善涂覆液渗透现象。但是，这种组成设计中，为了固定两种直径的主体纤维，粘合剂纤维的比例含量较高，因此会对支撑体强度造成影响。

在本发明中，采用一种纤维直径的主体纤维、一种纤维直径较小的皮芯结构粘合剂纤维和一种纤维直径较大的单一组分粘合剂纤维，主体纤维和粘合剂纤维分散在水中抄造成纸时，纤维之间可以形成复杂的纤维网络结构，而较细的皮芯型粘合剂纤维可以填充在纤维之间的缝隙处，一方面其皮层软化、熔融起到粘结作用，另一方面，其芯层结构的存在，可以为体系进一步增加强度。

结合半透膜支撑体的使用条件和加工性能，粘合剂纤维，优选其全部或者皮层熔点比主体纤维熔点低20～70℃的纤维。对于聚酯型皮芯结构粘合剂纤维，皮层和芯层质量比优选 45:55～55:45，皮层材料为共聚酯，芯层材料为PET，其直径优选5～15μm，特别优选7～10μm。未拉伸聚酯纤维，直径优选7～19μm，特别优选10～13μm。粘合剂纤维的纤维长度优选3～10mm，特别优选4～6mm。粘合剂纤维的纤维截面优选圆形。

在本发明中，聚酯型皮芯结构粘合剂纤维占总纤维的比例优选10～25wt％，特别优选 15～20wt％；未拉伸聚酯粘合剂纤维占总纤维的比例优选10～25wt％，特别优选15～25wt％。

上述主体纤维和两种粘合剂纤维均为合成纤维，这些合成纤维在湿法造纸过程中，由于自身的疏水性，在水中分散时容易发生聚集和沉降而得不到均匀的浆液，从而影响无纺布的均匀性和强度。为了提高纤维在水中的分散性，需要在纤维成浆时加入分散剂。分散剂可以使悬浮液中的纤维被水充分润湿和均匀分布，并使得体系的絮凝、聚集和纤维沉降速率降到最低。分散剂可举例由表面活性剂、电解质类无机盐和水溶性高分子等构成。在本发明中，优选水溶性高分子作为体系的分散剂，更为优选聚氧化乙烯(PEO)作为分散剂。

PEO的加入起到了纤维之间润滑剂的作用，大大降低了纤维接触后发生缠结的可能。同时PEO的加入使得浆料的黏度得以提高，从而限制了纤维的运动自由度，使得纤维之间絮凝变得困难。另外浆料的黏度增大也延长了纤维发生沉降的时间，即提高了纤维悬浮液的稳定性。在本发明中，优选分子量大于300万的PEO，更为优选分子量介于350万～430万的PEO。 PEO占水溶液的浓度优选0.001～0.03wt％，更为优选添加份数为0.001～0.01wt％。

在主体纤维和两种粘合剂纤维在抄造成纸时，由于粘合剂纤维还不能发挥粘结和增强纤网的作用，此时纤网强度很低，容易在后续牵伸过程中被拉断而造成断纸现象。为了对纤网提供足够的湿强度，保证纤网有足够的牵伸应力，以确保纤维顺利进入下一道工序，在纤维分散于水中时还应加入湿强剂。湿强剂可举例为脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)、聚乙烯亚胺、聚羧酸和壳聚糖等高分子。在本发明中，优选PAE作为湿强剂。

众所周知，聚酯纤维表面带有负电，而PAE作为一种阳离子型湿强剂，在抄纸时，PAE 可以紧密吸附在纤维之间，增加纤维之间的结合力。另外PAE的加入还在纤维之间形成了复杂的桥接网络，这都显著增大了纤网的湿强度。在本发明中，PAE添加份数优选0.1～1.0wt％，更为优选添加份数为0.4～0.8wt％。

在主体纤维、粘合剂纤维以及分散剂、湿强剂等助剂共同分散在水中时，在打浆、搅拌、传输等过程中，浆料都会产生泡沫。浆料中存在着泡沫，会使流浆箱的上浆浓度波动，造成浆料的流动状态不稳定，泡沫能封闭湿纸表面的微孔，造成网部的脱水困难，使纤维和未分散的填料在网部絮凝，从而影响纸幅的匀度。另外泡沫还会形成浮浆，使浆料在上网时出现团块，严重的时候还会造成断头，影响产品的产量和质量。因此，为了改善浆料的泡沫问题，提升无纺布的匀度和质量，应该在浆料中加入消泡剂。消泡剂可举例为有机硅类、醇类、醚类等高分子。有机硅类消泡剂适用于制浆阶段，醇类和醚类消泡剂都能快速消泡、抑泡。但是醚类消泡剂在消泡的同时会降低产品的其他性能，如强度、平滑性等，而醇类消泡剂可以在保证其他性能不变的前提下实现消泡的目的。因此，在本发明中，优选醇类消泡剂(请举例)。

醇类消泡剂分散于浆料中，通过消泡剂核心组分中分散的粒子发生作用，这种粒子先附着于气泡薄膜，然后渗透进入气泡薄膜，不断扩张，最终破泡、消泡。在本发明中醇类消泡剂的添加分数优选0.1～0.8wt％，更为优选添加分数为0.3～0.6wt％。

构成本发明的半透膜支撑体用无纺布的克重优选50～110g/m²，更为优选60～90g/m²。当无纺布的克重低于50g/m²时，其强度会大幅下降，起不到应有的支撑效果，同时涂覆液也会发生渗透，从而导致缺陷的产生。而无纺布的克重高于110g/m²时，产品由于过厚而导致最终组件的有效过滤面积下降，从而导致过滤效率降低。无纺布的厚度优选60～125μm，更为优选70～100μm。当其厚度小于60μm时，无纺布会发生涂覆液的渗透现象。而当无纺布的厚度大于125μm时，由于厚度过厚，该支撑体制备的组件的有效面积减小，从而导致过滤效率下降。

构成本发明的半透膜支撑体用无纺布的纵向拉伸强度优选40～200N/20mm，横向拉伸强度优选30～150N/20mm，纵横拉伸比优选1.1:1～2.0:1。无纺布的纵向拉伸强度更为优选 50～180N/20mm，横向拉伸强度优选40～120N/20mm，纵横拉伸比优选1.1:1～1.8:1。主体纤维和粘合剂纤维的类型和比例会影响无纺布的拉伸强度，而抄造过程中的斜网倾角和抄造速度会影响无纺布的纵横拉伸比。半透膜支撑体用无纺布的主要作用是为半透膜起到支撑作用，因此对强度有一定要求。当强度低于30N/20mm时，无纺布在一定水压的条件下不能起到良好的支撑作用而发生破裂等现象。而半透膜支撑体用无纺布的纵横比会影响到在其表面涂覆树脂之后整体的卷曲性能。当纵横拉伸比大于2.0:1时，在半透膜支撑体用无纺布表面涂覆树脂后，由于树脂的固化、收缩，会导致无纺布发生卷曲，从而导致传送困难等。

构成本发明的半透膜支撑体的平滑度优选5～20s，更为优选7～17s。半透膜支撑体用无纺布的平滑度并非越小越好。当平滑度小于5s时，无纺布的平滑性非常优异，但是会导致无纺布和后续涂覆的树脂之间的接触面积过小，从而两者之间的黏附性能不达标，最终造成涂覆的树脂和无纺布脱层。而当平滑度大于20s，无纺布的平滑性变得很差。当树脂涂覆在无纺布表面时，由于平滑性的原因，会造成树脂不能均匀铺展而产生缺陷，最终导致半透膜元件在使用中容易失效。

构成本发明的半透膜支撑体的过滤速度优选0.5～10mL/(cm²·s)，更为优选0.8～5mL/(cm²·s)。在以往的专利中，表征半透膜支撑体用无纺布的过滤性能均采用“透气性”，但是无纺布是用在水处理中，显然这种方法并不能真实地反映出样品在使用状态时的实际性能。在本发明中，将过滤性能作为衡量半透膜支撑体用无纺布的指标更能真实地反应出无纺布的使用性能。无纺布的过滤速度受到多因素影响，包括主体纤维和粘合剂纤维的种类、比例，热压工艺等。当过滤速度小于0.5mL/(cm²·s)时，无纺布内部太过密实，而造成半透膜元件的过滤性能下降。而当过滤速度大于10mL/(cm²·s)时，无纺布内部太过松散，容易发生涂覆液的渗透现象。

本发明的半透膜支撑体用无纺布是采用湿法无纺布工艺，先将纤维分散成浆，继而抄造成纸，再进行干燥、热压等工艺制备的。

湿法无纺布的制备方法，首先是将主体纤维、两种粘合剂纤维和分散剂分散在水中，通过打浆机配置成浓度为1wt％～2.5wt％的均匀浆液，经过筛选、除杂等工序后，转至储浆池。在储浆池中加入经稀释的湿强剂，搅拌均匀。再将浆液运输至流浆箱部，进一步将浆液稀释至0.01wt％～0.05wt％，根据浆料的泡沫情况，适当加入消泡剂后，用抄纸机抄造成纸。为了提高湿纸的均匀性，在上述工序中可以适当添加增粘剂、抗静电剂等助剂。

作为打浆机，其主要作用是通过纤维在打浆设备中受到机械、剪切、摩擦、水利冲击等作用下疏解，最终形成分散且分布良好的浆液。在本专利中，优选打浆效率高、能耗低、劳动强度低、自动化程度高的锥形精浆机。

作为抄纸机，其主要作用是提供纤维悬浮液脱水和沉积的场所。长网纸机流浆速度以及成网速度很快，因此制备的样品纵横比很大，最终造成样品的横向强度弱，并且在其表面涂覆树脂后更容易发生卷曲。圆网纸机在抄造过程中，由于洗刷作用导致其样品表面和里面纤维的分布不同，即容易在厚度方向上出现密度梯度，从而造成纤网不均。与之相对的，斜网纸机具有低浓度、大流量的脱水特性，因而更适合制备均一性要求高，且纵横比很小的纤网制品。斜网纸机在成形时，纤维处于充分悬浮状态，在成形网上脱水后，垂直沉积。纤维在网上成形时很少受到网前进方向上的外力而改变纤维的方向，因而所成形的纤维网的排列无明显的方向性，能在各个方向上均匀分布，可以得到纵横强度差别非常小的无纺布样品。因此，为了得到均匀性优良的无纺布，在制备半透膜支撑体时优选斜网纸机。

斜网纸机在湿纸抄造过程中，其倾斜角是可以调节的。斜网纸机倾斜角的变化会改变纤网中纤维的排列方式以及水过滤的效率等。在本发明专利中，斜网纸机的倾斜角优选5～20°，更为优选10～15°。当斜网纸机的倾斜角小于5°时，纤维容易沿着流动方向取向，因而造成纤网的纵横比变大；而当倾斜角大于20°时，纤维悬浮液中的水过滤速度太快，会扰动纤维的结构，从而造成纤网不均。斜网纸机的抄造速度优选10～60m/min，更为优选20～40m/min。斜网纸机的抄造速度太低时，会降低生产效率；而当抄造速度过高时，纤网中的纤维容易沿着流动方向取向，从而造成样品的纵横比变大。

主体纤维和粘合剂纤维在抄造成纸后，湿纸含有大量水，需要进行烘干除水。在本发明中，湿纤网干燥优选多组杨克式烘缸，烘干温度优选100～140℃，更为优选110～130℃。纤网烘干时间优选为10min～60min，更为优选10min～25min。

经过干燥处理的半透膜支撑体用无纺布需要通过热压工艺来提供无纺布整体的强度、平滑度和致密性，减少内部空隙以及表面起毛等缺陷。在本发明的实施方案中，可以使用平辊对无纺布进行热压处理。该平辊可以是金属辊/金属辊或金属辊/弹性辊。这里优选用两组或多组可以加热的金属辊和不可加热的弹性辊组合，对无纺布进行热压。

弹性辊是指硬度在D60～D90之间，由弹性材料构成的辊。针对不同材料的弹性辊，可以举例由纸辊、聚氨酯树脂辊、橡胶辊、环氧树脂辊、硅树脂辊等。

优选使用平辊的热压温度相对于较低熔点粘合剂纤维熔点-40℃～0℃的温度，进而特别优选-30℃～0℃的温度。热压温度过高时，无纺布表面容易膜化，从而降低滤膜的过滤效率；而热压温度较低时，热压工艺不能赋予无纺布一定的致密性，从而导致涂覆树脂溶液时，溶液会渗入到无纺布内部而造成缺陷。

优选平辊的热压压力为100～2000N/cm，进而特别优选300～1500N/cm。当热压压力低于 100N/cm时，半透膜支撑体用无纺布内部结构较松散，且表面平滑性较差，涂覆树脂溶液时，溶液会渗入到无纺布内部而不能在其表面得到平整的滤膜；而样热压压力高于2000N/cm时，半透膜支撑体用无纺布内部结构太过密实，从而导致滤膜的过滤效率大幅降低。

优选纤网热压速度为10～60m/min，进而特别优选20～40m/min。当纤网速度低于10m/min 时，多组热压辊对样品热压时间相对增长，会导致无纺布表面容易膜化且无纺布内部过于密实，从而造成无纺布的水过滤速度过小而无法使用。当纤网速度高于60m/min时，热压时间过短，从而造成无纺布结构松散，涂覆树脂溶液时，溶液会渗入到无纺布内部而不能在其表面得到平整的滤膜。

本专利的实施方案中，半透膜支撑体用无纺布的相关技术指标参考标准如下：

半透膜支撑体用无纺布的“克重”，依据GB/T 451.2-2002方法来测定。

半透膜支撑体用无纺布的“厚度”，依据GB/T 451.3-2002方法来测定。

半透膜支撑体用无纺布的“抗张强度”，依据GB/T 12914-2012方法来测定。

半透膜支撑体用无纺布的“平滑度”，依据GB/T 456-2002方法来测定。

半透膜支撑体用无纺布的“过滤速度”，依据GB/T 10340-2008方法来测定。

半透膜支撑体用无纺布的“起毛”，依据中国专利CN103429327A中提到的方法来测定。具体如下：将宽度30cm的无纺布对折，用不锈钢制的直径5cm，长度40cm的圆柱形辊在折痕处来回滚压三次，通过目视或者显微镜的方法计算折痕处产生的纤维的起毛根数。至少测试三个不同位置，计算其平均值。

0～10根：起毛少，为非常良好的水平。

11～20根：为良好的水平。

21～30根：为使用的下限水平。

31根以上：为不可用的水平。

半透膜支撑体用无纺布的“防渗透性”，依据中国专利CN103429327A中提到的方法来测定。具体如下：使用定速涂布装置，在无纺布表面涂布聚砜的DMF溶液，再进行水洗和干燥。对涂覆有聚砜的无纺布的截面进行SEM测试，以此来评价半透膜支撑体用无纺布的防渗透性。

◎：聚砜仅渗透至半透膜支撑体的中心位置，此为非常良好的水平。

○：聚砜没有渗透出半透膜支撑体的另一侧，此为良好的水平。

Δ：聚砜部分渗透至半透膜支撑体的另一侧，此为使用的下限水平。

×：聚砜大部分渗透至半透膜支撑体的另一侧，此为不可用的水平。

以下结合特定的实施例对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在加强对本发明的理解，并不对本专利其任何限定作用。

半透膜支撑体用无纺布的分散工序如下：将主体纤维、两种粘合剂纤维和分散剂分散在水中，通过打浆机配置成浓度为1.0～2.5wt％的均匀浆液，经过筛选、除杂等工序后，转至储浆池。在储浆池中加入经稀释的湿强剂，搅拌均匀。再将浆液运输至流浆箱部，进一步将浆液稀释至0.01～0.05wt％，根据浆料的泡沫情况，适当加入消泡剂后，准备用斜网纸机抄造成纸。

半透膜支撑体用无纺布的抄造、干燥和热压工序如下：将分散均匀的浆液，通过斜网纸机抄造成纸。经过挤压除水后，用表面温度为120℃的杨克式烘缸干燥处理20min。再通过金属辊/弹性辊和弹性辊/金属辊的组合，热压温度为200℃，热压压力为1000N/cm，热压速度为30m/min的条件下对无纺布样品进行热压处理。

聚砜的涂布工艺如下：将聚砜溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，配置成浓度为18wt％的均匀溶液。使用定速涂布装置，在半透膜支撑体用无纺布表面涂布聚砜的DMF溶液，再进行水洗和干燥。

实施例1

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的20％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为 50/50，占总纤维质量的15％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为15°，抄造速度为25m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

实施例2

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的80％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的10％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为 50/50，占总纤维质量的10％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为15°，抄造速度为25m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

实施例3

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的50％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的30％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为50/50，占总纤维质量的20％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为15°，抄造速度为25m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

实施例4

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的20％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为50/50，占总纤维质量的15％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.001％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.1％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.1％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为15°，抄造速度为25m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

实施例5

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的20％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为 50/50，占总纤维质量的15％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.01％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的1.0％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.8％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为15°，抄造速度为25m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为 80g/m²的无纺布样品。

实施例6

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的20％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为 50/50，占总纤维质量的15％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为5°，抄造速度为10m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

实施例7

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的20％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为 50/50，占总纤维质量的15％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为20°，抄造速度为60m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

比较例1

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的35％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为15°，抄造速度为25m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

比较例2

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的55％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为50/50，占总纤维质量的45％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为15°，抄造速度为25m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

比较例3

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的20％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为 50/50，占总纤维质量的15％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为15°，抄造速度为25m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

比较例4

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的20％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为 50/50，占总纤维质量的15％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为15°，抄造速度为25m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

比较例5

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的20％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为 50/50，占总纤维质量的15％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为3°，抄造速度为25m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

比较例6

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的20％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为 50/50，占总纤维质量的15％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为25°，抄造速度为25m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

比较例7

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的20％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为 50/50，占总纤维质量的15％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为15°，抄造速度为10m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

比较例8

将PET主体纤维(纤维直径9μm，纤维长度5mm，熔点255℃，占总纤维质量的65％)，未拉伸PET粘合剂纤维(纤维直径12μm，纤维长度5mm，熔点230℃，占总纤维质量的20％)，皮芯结构聚酯粘合剂纤维(纤维直径8μm，纤维长度5mm，熔点220℃，皮层/芯层质量比为50/50，占总纤维质量的15％)，分散剂PEO(分子量400万，占水溶液质量的0.005％)，湿强剂PAE(占总纤维质量的0.6％)，醇类消泡剂(占总纤维质量的0.4％)分散在水中。通过斜网纸机(倾斜角度为15°，抄造速度为80m/min)抄造成纸。再经过干燥和热压后得到克重为80g/m²的无纺布样品。

对实施例1～7和比较例1～8中半透膜支撑体进行的相关测试和评价结果，如表1所示。

由实施例1～7和比较例1～8中所得的半透膜支撑体的测试结果，我们可以看出主体纤维、两种粘合剂纤维、分散剂、湿强剂、消泡剂的用量以及斜网纸机的倾角和抄纸速度对产品的影响。

其中实施例1～3和比较例1、2中对比了主体纤维、皮芯结构粘合剂纤维和未拉伸聚酯粘合剂纤维的用量对半透膜支撑体用无纺布的平滑性、透水性、力学性能以及防渗透性的影响。通过上述对比，可知一种主体纤维和两种粘合剂纤维的相互配合，可以改善无纺布的透水性和防渗透性，并且进一步提高平滑性以及力学性能。

实施例1、4、5和比较例3、4中，对比了分散剂、湿强剂和消泡剂的用量对半透膜支撑体用无纺布的平滑性、透水性、力学性能以及防渗透性的影响。通过上述对比，可知分散剂的加入可以提高无纺布的均匀性和平滑度，从而提高无纺布的力学性能和防渗透性。湿强剂的加入可以提高无纺布的力学强度，减少了抄造过程中的断纸现象，提高了生产效率。消泡剂的加入可以显著地消除生产中的泡沫，从而减少潜在缺陷，提高无纺布的稳定性。

实施例1、6、7和比较例5～8中，对比了斜网抄造过程中，斜网纸机的倾角和抄造速度对半透膜支撑体用无纺布的平滑性、透水性、力学性能以及防渗透性的影响。通过上述对比，可知斜网纸机的倾角和抄造速度主要影响无纺布的纵向、横向拉伸强度以及纵横向拉伸比。通过调节斜网纸机的相关参数，可以得到力学性能最优的半透膜支撑体用无纺布。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种半透膜支撑体用无纺布，其特征在于，它主要由主体纤维、聚酯型皮芯结构粘合剂纤维、未拉伸聚酯粘合剂纤维、分散剂、湿强剂和消泡剂等组成。其中，由主体纤维、聚酯型皮芯结构粘合剂纤维和未拉伸聚酯粘合剂纤维组成的总纤维中，主体纤维、聚酯型皮芯结构粘合剂纤维和未拉伸聚酯粘合剂纤维的用量分别为50～80wt％、10～25wt％、10～25wt％；所述半透膜支撑体用无纺布采用湿法工艺，单层抄造制备，具体为：首先将主体纤维、聚酯型皮芯结构粘合剂纤维、未拉伸聚酯粘合剂纤维和分散剂分散在水中，通过打浆机形成总纤维的浓度为1.0～2.5wt％的第一均匀浆液，分散剂用量为该第一均匀浆液的0.001～0.01wt％；再加入湿强剂并加水稀释至总纤维浓度为0.01～0.05wt％的第二均匀浆液，湿强剂用量为总纤维的0.1～1.0wt％；加入消泡剂，消泡剂用量为总纤维的0.1～0.8wt％，利用造纸机抄造成纸，将抄造后的湿纸烘干除水，再进行热压加工，得到半透膜支撑体用无纺布。

2.根据权利要求1所述的半透膜支撑体用无纺布，其特征在于，所述主体纤维为由聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈等合成树脂纺丝而成的纤维，优选聚酯纤维。

3.根据权利要求1所述的半透膜支撑体用无纺布，其特征在于，所述主体纤维的用量优选为总纤维的55～70wt％；主体纤维的纤维直径为5～17μm，优选为7～12μm；主体纤维的纤维长度为3～10mm，优选为4～6mm；主体纤维的纤维截面优选圆形。

4.根据权利要求1所述的半透膜支撑体用无纺布，其特征在于，所述聚酯型皮芯结构粘合剂纤维的用量优选为总纤维的15～20wt％；其中，皮层和芯层质量比优选为45:55～55:45，皮层材料为共聚酯，芯层材料为PET，其直径为5～15μm，优选为7～10μm；所述未拉伸聚酯粘合剂纤维的用量优选为总纤维的15～25wt％；未拉伸聚酯粘合剂纤维的直径为7～19μm，优选为10～13μm；所述聚酯型皮芯结构粘合剂纤维和未拉伸聚酯粘合剂纤维的长度为3～10mm，优选为4～6mm；所述聚酯型皮芯结构粘合剂纤维和未拉伸聚酯粘合剂纤维的截面优选为圆形。

5.根据权利要求4所述的半透膜支撑体用无纺布，其特征在于，所述聚酯型皮芯结构粘合剂纤维的皮层的熔点和未拉伸聚酯粘合剂纤维的熔点比主体纤维的熔点低20～70℃。

6.根据权利要求4所述的半透膜支撑体用无纺布，其特征在于，所述聚酯型皮芯结构粘合剂纤维和未拉伸聚酯粘合剂纤维的直径不同。

7.根据权利要求1所述的半透膜支撑体用无纺布，其特征在于，所述分散剂选自表面活性剂、电解质类无机盐和水溶性高分子，优选水溶性高分子，更为优选聚氧化乙烯。

8.根据权利要求1所述的半透膜支撑体用无纺布，其特征在于，所述消泡剂选自有机硅类消泡剂、醇类消泡剂、醚类消泡剂，优选醇类消泡剂；消泡剂用量优选为总纤维的0.3～0.6wt％。

9.根据权利要求1所述的半透膜支撑体用无纺布，其特征在于，所述湿强剂选自脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚酰胺环氧氯丙烷、聚乙烯亚胺、聚羧酸和壳聚糖，优选为聚酰胺环氧氯丙烷；湿强剂用量优选为总纤维的0.4～0.8wt％。

10.根据权利要求1所述的半透膜支撑体用无纺布，其特征在于，所述造纸机选用斜网纸机，斜网纸机的倾斜角为5～20°，优选为10～15°；抄造速率为10～60m/min，优选为20～40m/min；所述湿纸利用多组杨克式烘缸进行烘干，烘干温度为100～140℃，优选110～130℃；烘干时间为10min～60min，优选10min～25min；所述热压温度为-40℃～0℃，优选-30℃～0℃；热压压力为100～2000N/cm，优选300～1500N/cm；热压速度为10～60m/min，优选20～40m/min。