CN108560303A - 一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布及其制备方法 - Google Patents

一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反渗透膜基材无纺布，具体涉及一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布及其制备方法，该反渗透膜基材无纺布按质量比包括50～70％的PE/PET纤维、30～50％的聚芳酯纤维浆粕。本发明在减小无纺布的厚度的同时，降低膜片组的厚度，使其在同一个膜壳里可以卷绕更多面积的反渗透膜，提高反渗透膜基材无纺布的水通量。

Description

一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种反渗透膜基材无纺布，具体涉及一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布及其制备方法。
背景技术
反渗透膜元件趋于高通量发展，技术上除了提高膜片的通量，还可以通过提高卷膜工艺过程中膜片组之间卷绕的紧密度，达到增加收纳的膜片组面积的目的，提高该元件的水通量，但是膜壳的大小和膜片组的厚度均是固定的，无论如何提高，膜片组之间的紧密度，元件增大的水通量都有限，而且卷膜技术的要求和难度也随之提高。
反渗透膜片组中：无纺布厚度约为100-150μm、聚砜层厚度约为50-60μm，聚酰胺活性层厚度约为0.2-0.4μm，其中无纺布的厚度决定了反渗透膜片组的厚度，可通过调节无纺布的厚度，来降低反渗透膜片组的厚度，但是无纺布厚度越小其刚性就会降低，将导致聚砜涂覆过程中收缩、卷曲等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布及其制备方法，解决了现有的反渗透膜基材无纺布在减小厚度的情况下，无法满足刚性的要求，导致容易收缩卷曲的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，按质量比包括50～70％的PE/PET纤维、30～50％的聚芳酯纤维浆粕。
进一步的技术方案是，按质量比包括60％的PE/PET纤维和40％的聚芳酯纤维浆粕。
进一步的技术方案是，该反渗透膜基材无纺布添加有PE/PET纤维和聚芳酯纤维浆粕总质量的1～5％抗氧化剂。
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，用去离子水将PE/PET纤维稀释至浓度为1～5wt％，并浸泡2～5h，之后超声分散60～120min，再利用疏解机将PE/PET纤维均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为4500～6000r/min，强力搅拌30～60min，得到PE/PET纤维浆料；
步骤二，将聚芳酯纤维浆粕配制成质量分数为10％～30％的水溶液，浸泡12～24h，之后超声分散2～8h，再经打浆得到浆料；将所述浆料用去离子水稀释至浓度为0.5～5wt％，并超声分散1～5h，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为2500～3500r/min，经疏解机强力搅拌30～80min，得到聚芳酯纤维浆粕浆料；
步骤三，将上述PE/PET纤维浆料和聚芳酯纤维浆粕浆料按重量配比50～70％∶30～50％放入槽式打浆机打浆处理，打浆负荷为6kg，打浆度为50～80°SR，得到抄造纤维浆料；
步骤四，将抄造纤维浆料进行抄造成网，进入高湍动流浆箱，最后经喷嘴流出，上斜网纸机抄造成型，斜网角度为20～30°，3～8MPa压力下压榨1～5min，70～80℃下烘干；
步骤五，对烘干处理后的纤维网进行热压接制得厚度为47～71μm的含聚芳酯增强的无纺布。
进一步的技术方案是，所述步骤四中，靠近喷嘴口与流向垂直的方向上设计有矩形挡板以改变纤维的流向。
进一步的技术方案是，所述步骤五中，对烘干处理后的纤维网进行热压接制，所用的工具为一组平面轧辊，其中平面轧辊的上辊为镜面辊，下辊为橡胶辊，两辊温度设定为95～150℃，线压为150～500N/cm。
进一步的技术方案是，所述步骤二中，聚芳酯纤维浆粕经预处理和两次打浆工艺法制备得到，即20～50℃下用5～10wt％NaOH溶液浸泡聚芳酯纤维5～24h，脱液、水洗后，配成浆料质量浓度为0.15～3％的纤维悬浮液，用槽式打浆机打浆，采用打浆负荷为6kg，打浆5～20min，再采用打浆负荷为2.5kg，打浆2～8h，最终打浆度为20～30°SR。
进一步的技术方案是，所述NaOH溶液与聚芳酯的质量比为10∶1～50∶1。
进一步的技术方案是，所述PE/PET纤维直径为6～12μm，长度为1～5mm，聚芳酯纤维浆粕的比表面积为12～15m2/g，纤维长度为1.4～2mm。
进一步的技术方案是，所述步骤四中，喷嘴的内部设有用于调节喷丝规格的矩形挡板，矩形挡板长度为300～1200mm，宽度为2～12mm，矩形挡板数量有6～32条，布置方向为纵向或横向或纵横向交错排列。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：含聚芳酯纤维的无纺布纵向拉伸强度可以达到106-119N/1.5cm，横向拉伸强度可以达到98-113N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.05∶1-1.21∶1。
本发明在减小无纺布的厚度的同时，降低膜片组的厚度，使其在同一个膜壳里可以卷绕更多面积的反渗透膜，提高反渗透膜基材无纺布的水通量。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
首先本发明公开了一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，用去离子水将PE/PET纤维稀释至浓度为1～5wt％，并浸泡2～5h，之后超声分散60～120min，再利用疏解机将PE/PET纤维均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为4500～6000r/min，强力搅拌30～60min，得到PE/PET纤维浆料；
步骤二，将聚芳酯纤维浆粕配制成质量分数为10％～30％的水溶液，浸泡12～24h，之后超声分散2～8h，再经打浆得到浆料；将所述浆料用去离子水稀释至浓度为0.5～5wt％，并超声分散1～5h，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为2500～3500r/min，经疏解机强力搅拌30～80min，得到聚芳酯纤维浆粕浆料；
步骤三，将上述PE/PET纤维浆料和聚芳酯纤维浆粕浆料按重量配比50～70％∶30～50％放入槽式打浆机打浆处理，打浆负荷为6kg，打浆度为50～80°SR，得到抄造纤维浆料；
步骤四，将抄造纤维浆料进行抄造成网，进入高湍动流浆箱，最后经喷嘴流出，上斜网纸机抄造成型，斜网角度为20～30°，3～8MPa压力下压榨1～5min，70～80℃下烘干；
步骤五，对烘干处理后的纤维网进行热压接制得厚度为47～71μm的含聚芳酯增强的无纺布。
根据上述方法，作为本发明的一个优选实施例，所述步骤四中，靠近喷嘴口与流向垂直的方向上设计有矩形挡板以改变纤维的流向，使PE/PET纤维和聚芳酯纤维不仅在无纺布的纵向具有良好的分散和分布，也使其在无纺布的横向方向具有良好的分散和分布，提高无纺布的横向强度，缩小无纺布的纵横向强度比。
根据上述方法，本发明的一个优选实施例，所述步骤五中，对烘干处理后的纤维网进行热压接制，所用的工具为一组平面轧辊，其中平面轧辊的上辊为镜面辊，下辊为橡胶辊，两辊温度设定为95～150℃，线压为150～500N/cm。
根据上述方法，本发明的一个优选实施例，所述步骤二中，聚芳酯纤维浆粕经预处理和两次打浆工艺法制备得到，即20～50℃下用5～10wt％NaOH溶液浸泡聚芳酯纤维5～24h，脱液、水洗后，配成浆料质量浓度为0.15～3％的纤维悬浮液，用槽式打浆机打浆，采用打浆负荷为6kg，打浆5～20min，再采用打浆负荷为2.5kg，打浆2～8h，最终打浆度为20～30°SR。
根据上述方法，本发明的另一个优选实施例，所述NaOH溶液与聚芳酯的质量比为10∶1～50∶1。
根据上述方法，本发明的另一个优选实施例，所述PE/PET纤维直径为6～12μm，长度为1～5mm，聚芳酯纤维浆粕的比表面积为12～15m2/g，纤维长度为1.4～2mm。
根据上述方法，本发明的另一个优选实施例，所述步骤四中，喷嘴的内部设有用于调节喷丝规格的矩形挡板，矩形挡板长度为300～1200mm，宽度为2～12mm，矩形挡板数量有6～32条，布置方向为纵向、横向或纵横向交错排列。
采用上述各方法，按照不同的组份比例配方，可以得到不同性能的无纺布：
配比1：
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，按质量比包括70％的PE/PET纤维、30～30％的聚芳酯纤维浆粕。
制得的无纺布的厚度为51μm，纵向拉伸强度为106N/1.5cm，横向拉伸强度为98N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.08∶1。
配比2：
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，按质量比包括65％的PE/PET纤维、35％的聚芳酯纤维浆粕。
制得的无纺布的厚度为62μm，纵向拉伸强度为108N/1.5cm，横向拉伸强度104N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.04∶1。
配比3：
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，按质量比包括60％的PE/PET纤维、40％的聚芳酯纤维浆粕。
制得的无纺布的厚度为57μm，纵向拉伸强度为117N/1.5cm，横向拉伸强度为110N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.06∶1。
配比4：
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，按质量比包括55％的PE/PET纤维、45％的聚芳酯纤维浆粕。
制得的无纺布的厚度为50μm，纵向拉伸强度为109N/1.5cm，横向拉伸强度为98N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.11∶1。
配比5：
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，按质量比包括60％的PE/PET纤维、40％的聚芳酯纤维浆粕。并且喷嘴口内部矩形挡板长度为600mm，宽度为5mm，矩形挡板数量设有12条，布置方向为纵向排列，
制得的无纺布的厚度为54μm，纵向拉伸强度为112N/1.5cm，横向拉伸强度为101N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.11∶1。
配比6：
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，按质量比包括60％的PE/PET纤维、40％的聚芳酯纤维浆粕。并且喷嘴口内部矩形挡板长度为600mm，宽度为5mm，矩形挡板数量设有12条，布置方向为纵向排列，
制得的无纺布的厚度为47μm，纵向拉伸强度为113N/1.5cm，横向拉伸强度为76N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.49∶1。
配比7：
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，按质量比包括60％的PE/PET纤维、40％的聚芳酯纤维浆粕。并且喷嘴口内部矩形挡板长度为600mm，宽度为5mm，矩形挡板数量设有24条，布置方向为纵向排列，
厚度为59μm，纵向拉伸强度为110N/1.5cm，横向拉伸强度为103N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.07∶1。
配比8：
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，按质量比包括60％的PE/PET纤维、40％的聚芳酯纤维浆粕。并且喷嘴口内部矩形挡板长度为600mm，宽度为5mm，矩形挡板数量设有24条，布置方向为纵向排列12条横向排列12条。
厚度为68μm，纵向拉伸强度为115N/1.5cm，横向拉伸强度为108N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.06∶1。
配比9：
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，按质量比包括60％的PE/PET纤维、40％的聚芳酯纤维浆粕。并且喷嘴口内部矩形挡板长度为600mm，宽度为5mm，矩形挡板数量设有12条，布置方向为纵向排列。
厚度为57μm，纵向拉伸强度为114N/1.5cm，横向拉伸强度为110N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.04∶1。
配比10：
一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，按质量比包括60％的PE/PET纤维、40％的聚芳酯纤维浆粕。并且喷嘴口内部矩形挡板长度为1000mm，宽度为8mm，矩形挡板数量设有24条，布置方向为纵向排列12条横向排列12条。
厚度为71μm，纵向拉伸强度为119N/1.5cm，横向拉伸强度为113N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.05∶1。
综合上述各实施例，与现有技术进行对比，对于现有的反渗透膜基材无纺布，其厚度为64μm，纵向拉伸强度为73-78N/1.5cm，横向拉伸强度为61-65N/1.5cm，纵横向拉伸强度比为1.12∶1-1.28∶1。
由此可知，其厚度得到极大的缩小，而纵向拉伸强度和横向拉伸强度几乎得到成倍的增长。
根据发明一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，该反渗透膜基材无纺布添加有PE/PET纤维和聚芳酯纤维浆粕总质量的1～5％抗氧化剂。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，其特征在于：按质量比包括50～70％的PE/PET纤维、30～50％的聚芳酯纤维浆粕。
2.根据权利要求1所述的一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，其特征在于：按质量比包括60％的PE/PET纤维和40％的聚芳酯纤维浆粕。
3.根据权利要求1所述的一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布，其特征在于：该反渗透膜基材无纺布添加有PE/PET纤维和聚芳酯纤维浆粕总质量的1～5％抗氧化剂。
4.一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，用去离子水将PE/PET纤维稀释至浓度为1～5wt％，并浸泡2～5h，之后超声分散60～120min，再利用疏解机将PE/PET纤维均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为4500～6000r/min，强力搅拌30～60min，得到PE/PET纤维浆料；
步骤二，将聚芳酯纤维浆粕配制成质量分数为10％～30％的水溶液，浸泡12～24h，之后超声分散2～8h，再经打浆得到浆料；将所述浆料用去离子水稀释至浓度为0.5～5wt％，并超声分散1～5h，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为2500～3500r/min，经疏解机强力搅拌30～80min，得到聚芳酯纤维浆粕浆料；
步骤三，将上述PE/PET纤维浆料和聚芳酯纤维浆粕浆料按重量配比50～70％∶30～50％放入槽式打浆机打浆处理，打浆负荷为6kg，打浆度为50～80°SR，得到抄造纤维浆料；
步骤四，将抄造纤维浆料进行抄造成网，进入高湍动流浆箱，最后经喷嘴流出，上斜网纸机抄造成型，斜网角度为20～30°，3～8MPa压力下压榨1～5min，70～80℃下烘干；
步骤五，对烘干处理后的纤维网进行热压接制得厚度为47～71μm的含聚芳酯增强的无纺布。
5.根据权利要求4所述的一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布的制备工艺，其特征在于：所述步骤四中，靠近喷嘴口与流向垂直的方向上设计有矩形挡板以改变纤维的流向。
6.根据权利要求4所述的一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布的制备工艺，其特征在于：所述步骤五中，对烘干处理后的纤维网进行热压接制，所用的工具为一组平面轧辊，其中平面轧辊的上辊为镜面辊，下辊为橡胶辊，两辊温度设定为95～150℃，线压为150～500N/cm。
7.根据权利要求4所述的一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布的制备工艺，其特征在于：所述步骤二中，聚芳酯纤维浆粕经预处理和两次打浆工艺法制备得到，即20～50℃下用5～10wt％NaOH溶液浸泡聚芳酯纤维5～24h，脱液、水洗后，配成浆料质量浓度为0.15～3％的纤维悬浮液，用槽式打浆机打浆，采用打浆负荷为6kg，打浆5～20min，再采用打浆负荷为2.5kg，打浆2～8h，最终打浆度为20～30°SR。
8.根据权利要求7所述的一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布的制备工艺，其特征在于：所述NaOH溶液与聚芳酯的质量比为10∶1～50∶1。
9.根据权利要求4所述的一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布的制备工艺，其特征在于：所述PE/PET纤维直径为6～12μm，长度为1～5mm，聚芳酯纤维浆粕的比表面积为12～15m2/g，纤维长度为1.4～2mm。
10.根据权利要求4所述的一种含聚芳酯纤维增强的反渗透膜基材无纺布的制备工艺，其特征在于：所述步骤四中，喷嘴的内部设有用于调节喷丝规格的矩形挡板，矩形挡板长度为300～1200mm，宽度为2～12mm，矩形挡板数量有6～32条，布置方向为纵向或横向或纵横向交错排列。
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