CN112770830A - 使用于粘合膜的双组分聚氨酯粘合剂的多元醇组分增稠的氢化天然油 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于分离设备的高渗透双组分聚氨酯粘合剂，诸如薄膜式复合反渗透过滤膜。双组分粘合剂的聚异氰酸酯反应性侧包含氢化蓖麻油或其衍生物以增加粘度并提供触变性质。出乎意料地，这些高粘度聚异氰酸酯反应性组分提供了一种对在这种分离设备中使用的膜表现出优异的渗透的双组分聚氨酯粘合剂。还公开了一种使用这些双组分聚氨酯粘合剂将这些膜粘合到分离设备的一个或多个其他部件上的方法。
Description
技术领域
本发明涉及双组分可固化聚氨酯体系，该体系用作粘合剂以将分离设备的部件(诸如用于反渗透的膜叶片)粘合在一起。当将两种组分组合时，本发明的组合物产生能够有效渗透分离膜的聚氨酯粘合剂。在一个实施方案中，本发明还涉及使用这种双组分可固化聚氨酯体系粘合的膜叶片。这种可固化体系的一种组分包含异氰酸酯官能预聚物，其是包含聚异氰酸酯和聚丙二醇的混合物的反应产物。该预聚物每个分子平均包含至少两个异氰酸酯官能团。双组分体系的另一组分是包含异氰酸酯反应性组分的组合物。这两种组分必须分别存储。这两种组分刚好在使用前混合，并通常在混合之后1至8小时内在一起反应(“固化”)以形成聚合物。通常，但并非总是如此，异氰酸酯反应性组分是能够与聚异氰酸酯预聚物反应，从而形成聚氨酯(如果多元醇反应)或聚脲(如果多胺反应)的多元醇或多胺。在一个优选的实施方案中，本发明涉及通过将蓖麻油基触变剂混入异氰酸酯反应性组分中来提高这些双组分聚氨酯粘合剂组合物的粘度和剪切稀化。
背景技术
双组分可固化聚氨酯粘合剂体系是常用的粘合剂，以粘合用于过滤的反渗透膜。存在对这些粘合剂的性能要求，诸如良好的耐化学性、对膜的良好渗透性以及在过滤和洗涤由这些膜构成的过滤元件期间没有气泡形成。通常，在构造期间粘合剂对膜的高渗透导致由使用粘合剂的膜构造的过滤元件的较少起泡问题。因此，期望配制具有这些反渗透膜的良好渗透性的双组分可固化聚氨酯粘合剂体系。
可以使用多种方法施用混合的双组分可固化聚氨酯粘合剂体系。重要的是，在构造过滤元件期间，必须在膜的边缘上或附近以窄带或小珠的形式施用粘合剂。因此，粘度是这些双组分粘合剂的重要特征。双组分粘合剂在混合后需要具有足够高的粘度，以防止粘合剂小珠流挂或过度散布。
新混合的粘合剂的粘度将是每种组分的粘度的综合。每种涂覆方法均要求新混合的粘合剂在不同的限定粘度范围内才能成功使用；低于该范围，所涂覆的混合物将不能接受地铺展并流淌，并且超过该范围，所混合的粘合剂可能无法涂覆均匀或根本无法涂覆。因此，粘度的控制是反渗透膜的良好渗透的重要参数。技术人员可以理解，在足够高的粘度(使得在反渗透过滤元件的构造期间施用到膜上的所施用的双组分可固化粘合剂的小珠不流挂或散开)与足够低的粘度(使粘合剂穿透膜以实现充分的粘合)之间也存在微妙的平衡。
存在许多在双组分可固化聚氨酯粘合剂体系中使用的有机和无机增稠剂/流变改性剂。典型的无机增稠剂或流变改性剂是有机粘土、二氧化硅诸如硅烷改性的气相二氧化硅。然而，尽管这些无机流变改性剂可以增加粘度，但是它们也降低了膜渗透性。此外，这些添加剂增加粘度所需的高负载量也降低了粘合性能。
发明内容
发明人已经出乎意料地发现，当添加到这些双组分粘合剂体系的异氰酸酯反应性组分中时，相对高水平的蓖麻油蜡有效地提高混合的粘合剂的粘度，同时不会对混合的粘合剂的膜渗透性产生有害影响。在某些情况下发现违反直觉的结果，其中较高粘度的粘合剂组合物提供较高的膜渗透性。
蓖麻油蜡，也称为氢化蓖麻油，是衍生自蓖麻油(其是可再生资源)的非危险性有机流变改性剂。它具有很高的触变性。如本领域中已知的，触变性是时间依赖性的剪切稀化性质，其中流体的粘度在较高的剪切速率下降低，然后在去除剪切后需要一段时间才能恢复到原始的高粘度。在本发明中，将氢化蓖麻油或其衍生物与作为双组分聚氨酯粘合剂体系的一部分的异氰酸酯反应性组分混合。通常，但并非总是如此，异氰酸酯反应性组分是多元醇，诸如(非氢化)蓖麻油。这些氢化蓖麻油蜡的加入产生了高度触变性多元醇，当与聚异氰酸酯组分混合以形成粘合剂时，该高度触变性多元醇产生粘合剂，该粘合剂能够实现用于反渗透的膜的惊人的高渗透性粘合剂。
在本发明中，氢化蓖麻油触变剂用作异氰酸酯反应性组分的有机流变改性剂，以实现高粘度和触变性。氢化蓖麻油触变剂是衍生自可再生资源蓖麻油的非危险性有机流变改性剂。这些材料通常被加工成易于分散的粉末，其具有例如小于44微米的细粒度。通过在加热的同时首先使用高剪切力将氢化蓖麻油混合到聚异氰酸酯反应性组分中来激活触变性。然后将混合物冷却，从而引起活化网络形成。因此，这些氢化蓖麻油(或其衍生物)用作有效的流变添加剂，其在聚异氰酸酯反应性组分中建立粘度和高触变性。
而且，令人惊讶地，氢化蓖麻油上的羟基的反应性似乎没有降低异氰酸酯组分或所得粘合剂体系的触变性。
在膜过滤中，对能够深入渗透到膜层材料中以帮助解决诸如起泡之类的常见问题的粘合剂的需求不断增长。通常将“起泡”理解为是指通常由于薄膜式复合膜的各层之间水的侵入，膜的粘合部分附近的膜失效。所公开的双组分粘合剂材料具有期望的渗透膜层材料的能力。通常，通过粘合剂改善膜渗透性(大于40％)与较低的起泡发生率相关。对于消费者而言，更少的起泡意味着更少的膜失效，这使赋予它们更高的可靠性和价值。
在一个实施方案中，本发明涉及所公开的双组分粘合剂体系用于将分离设备的部件(诸如用于反渗透或纳米过滤应用的螺旋缠绕式膜过滤器的膜片)粘合在一起的用途。
在一个实施方案中，本发明涉及一种组装螺旋缠绕式过滤模块的方法。在该实施方案中，一个或多个膜叶片元件(其每一个包含进料载体)被缠绕在中心渗透物收集管上。每个膜叶片元件包括在它们之间设置有进料载体片的两个大体上矩形的膜片。膜叶片元件通过本发明的粘合剂沿着每个膜片的三个边缘和进料载体的三个边缘保持在一起：远离渗透物管的后边缘和两个侧边缘。混合的粘合剂的固化反应产物使膜叶片元件的粘合边缘不可渗透，从而使进料材料进入膜叶片内部并且过滤的渗透物逸出膜叶片内部。以此方式，密封的膜叶片内的渗透物载体提供了流体导管，以将过滤的渗透物引导至穿孔的渗透物收集管。在一些实施方案中，在两个侧边缘处的粘合剂另外将膜叶片元件固定和密封到渗透物收集管。
在本说明书中，已经以使得能够写出清晰简洁的说明书的方式描述了实施方案，但是意图并且将理解的是，在不脱离本发明的情况下，可以对实施方案进行各种组合或拆分。例如，将意识到，本文描述的所有优选特征均适用于本文描述的本发明的所有方面。
附图说明
图1示出了典型的反渗透膜的示意性截面图；
图2示出了使用中的螺旋缠绕式膜元件的示意图；
图3示出了膜叶片元件的构造中的步骤；及
图4示出了作为螺旋缠绕式膜元件的一部分的膜叶片元件的构造的另一步骤。
图5是膜叶片元件的一部分的示意性截面图。
具体实施方式
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常所理解的相同的含义。如本文针对各实施方案中的每一个所使用的，以下定义适用。
“烷基”或“烷烃”是指在链碳原子之间包含仅单键的烃链或基团。烷烃可以是直链烃链或支链烃基。烷烃可以是环状的。烷烃可包含1至20个碳原子，有利地1至10个碳原子，更有利地1至6个碳原子。在一些实施方案中，烷烃可以被取代。示例性烷烃包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、异丁基、正丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、叔戊基、异己基和癸基。
“烯基”或“烯烃”是指在链碳原子之间包含一个或多个双键的烃链或基团。烯基可以是直链烃链或支链烃基。烯烃可以是环状的。烯烃可包含1至20个碳原子，有利地1至10个碳原子，更有利地1至6个碳原子。烯烃可以是烯丙基。烯烃可包含一个或多个共轭的双键。在一些实施方案中，烯烃可以被取代。
“烷氧基”是指结构-OR，其中R是烃基。
“炔烃”或“炔基”是指在链碳原子之间包含一个或多个三键的烃链或基团。炔烃可以是直链烃链或支链烃基。炔烃可以是环状的。炔烃可以包含1至20个碳原子，有利地1至10个碳原子，更有利地1至6个碳原子。炔烃可以包含一个或多个共轭的三键。在一些实施方案中，炔烃可以被取代。
“胺”是指包含至少一个-NHR基团的分子，其中R可以是共价键、H、烃基或聚醚。在一些实施方案中，胺可包含多个-NHR基团(其可以称为多胺)。
“芳基”或“Ar”是指单环或多环芳族基团。环状环可以通过键连接或稠合。芳基可包含6至约30个碳原子；有利地6至12个碳原子，并且在一些实施方案中为6个碳原子。示例性芳基包括苯基、联苯基和萘基。在一些实施方案中，芳基被取代。
“酯”是指结构R-C(O)-O-R′，其中R和R′是独立选择的具有或不具有杂原子的烃基。烃基可以被取代或未被取代。
“卤素”或“卤化物”是指选自氟、氯、溴和碘的原子。
“杂”是指结构中的一个或多个杂原子。示例性杂原子独立地选自N、O和S。
“杂芳基”是指单环或多环芳族环体系，其中结构中的一个或多个环原子是杂原子。示例性杂原子独立地选自N、O和S。环状环可以通过键连接或稠合。杂芳基可包含5至约30个碳原子；有利地5至12个碳原子，并且在一些实施方案中5至6个碳原子。示例性杂芳基包括呋喃基、咪唑基、嘧啶基、四唑基、噻吩基、吡啶基、吡咯基、噻唑基、异噻唑基、恶唑基、异恶唑基、噻唑基、喹啉基和异喹啉基。在一些实施方案中，杂芳基被取代。
“烃基”是指含有碳和氢原子的基团。烃基可以是直链、支链或环状基团。烃基可以是烷基、烯基、炔基或芳基。在一些实施方案中，烃基被取代。
“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
除非另有说明，“分子量”是指重均分子量。根据本发明，通过凝胶渗透色谱法(GPC，也称为SEC)在23℃下使用苯乙烯标准物测定数均分子量Mn以及重均分子量Mw。该方法是本领域技术人员已知的。多分散性是从平均分子量Mw和Mn得出的。其是按PD＝Mw/Mn计算的。多分散性指示分子量分布的宽度，并且因此表示多分散聚合物中各个链的不同聚合度。对于许多聚合物和缩聚物，应用约2的多分散性值。严格的单分散性值以值1存在。例如，小于1.5的低多分散性指示相对窄的分子量分布。
“低聚物”是指限定的，少量的已经聚合形成分子的重复单体单元，诸如2至5,000个单元，有利地10至1,000个单元。低聚物是术语聚合物的子集。
“聚醚”是指在主聚合物链中包含多个醚基的聚合物(每个醚基包含连接到两个烃基上的氧原子)。聚醚链中的重复单元可以相同或不同。示例性聚醚包括均聚物，诸如聚甲醛、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧丁烷、聚四氢呋喃，以及共聚物，诸如聚(环氧乙烷-共-环氧丙烷)和EO-封端的聚环氧丙烷。
“聚酯”是指含有多个酯键的聚合物。聚酯可以是直链或支链的。
“聚合物”是指链长和分子量大于低聚物的任何聚合产物。聚合物可具有约20至约25000的聚合度。如本文所用，聚合物包括低聚物和聚合物。
“多元醇”是指包含两个或更多个-OH基团的分子。
“取代的”是指分子上任何可能位置上存在一个或多个取代基。有用的取代基是不会显著减少所公开的反应方案的那些基团。示例性取代基包括，例如，H、卤素、(甲基)丙烯酸酯、环氧、氧杂环丁烷、尿素、尿烷、N3、NCS、CN、NCO、NO2、NX1X2、OX1、C(X1)3、C(卤素)3、COOX1、SX1、Si(OX1)iX2 3-i、烷基、醇、烷氧基；其中X1和X2各自独立地包含H、烷基、烯基、炔基或芳基，并且i是0至3的整数。
“硫醇”是指包含至少一个-SH基团的分子。在一些实施方案中，硫醇可包含多个-SH基团(其可以称为多硫醇)。
本发明涉及双组分或两部分可固化聚合物体系。
这种体系的第一组分包含聚异氰酸酯组分。两部分可固化聚合物体系的第二组分是能够与聚异氰酸酯材料反应以形成聚合物材料的材料。该组分在本文称为“异氰酸酯反应性组分”。
聚异氰酸酯组分
聚异氰酸酯组分可以是平均具有两个或更多个异氰酸酯基团的任何化合物。如本文所并入的，术语“聚异氰酸酯”涵盖二异氰酸酯、聚合的异氰酸酯和异氰酸酯封端的低聚物和聚合物。下述聚异氰酸酯中的一种或多种可单独用于聚异氰酸酯组分或从中排除。
一些有利的聚异氰酸酯组分具有一般结构O＝C＝N-X-N＝C＝O，其中X是脂族、脂环族或芳基基团，优选含有4至18个碳原子的脂族或脂环族基团。
一些合适的异氰酸酯包括1,5-亚萘基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)(包括2,2′-异构体、2,4′-异构体和4,4′-异构体)、聚合MDI(pMDI)、氢化的MDI(HMDI)、亚二甲苯基二异氰酸酯(XDI)、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯(TMXDI)、二-和四亚烷基二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4′-二苄基二异氰酸酯、1,3-亚苯基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯的异构体(TDI)、1-甲基-2,4-二异氰酸根合环己烷、1,6-二异氰酸根合-2,2,4-三甲基正己烷、1,6-二异氰酸根合-2,4,4-三甲基己烷、1-异氰酸根合甲基-3-异氰酸根合-1,5,5-三甲基环己烷(IPDI)、氯化和溴化的二异氰酸酯、含磷的二异氰酸酯、4,4′-二异氰酸根合苯基全氟乙烷、四甲氧基丁烷-1,4-二异氰酸酯、丁烷-1,4-二异氰酸酯、己烷-1,6-二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、亚乙基二异氰酸酯、邻苯二甲酸双-异氰酸根合乙酯；含有反应性卤素原子的二异氰酸酯，诸如1-氯甲基苯基-2,4-二异氰酸酯、1-溴甲基苯基-2,6-二异氰酸酯或3,3-双-氯甲基醚4,4′-二苯基二异氰酸酯。作为用于预聚物合成的部分或全部聚异氰酸酯，芳族聚异氰酸酯是优选的，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)及其异构体以及聚合MDI(pMDI)是更优选的。
一些合适的异氰酸酯包括芳族官能预聚物。这种预聚物是通过使过量的聚异氰酸酯与多元醇、多胺、多硫醇或它们的组合反应而形成的。“过量”被理解为是指，在形成预聚物的反应期间，与来自多元醇的羟基官能团的当量相比，存在更多的来自聚异氰酸酯化合物的异氰酸酯官能团的当量。在本公开中，应理解，术语聚异氰酸酯预聚物或预聚物或异氰酸酯官能预聚物适用于根据前述描述制备的任何化合物，即，只要该化合物利用相对于异氰酸酯反应性基团化学计量过量的异氰酸酯基团来制备，它就在本文称为聚异氰酸酯预聚物或预聚物或异氰酸酯官能预聚物。
含硫聚异氰酸酯例如通过使2摩尔的六亚甲基二异氰酸酯与1摩尔的硫二甘醇或二羟基二己基硫醚反应获得。其他合适的二异氰酸酯是，例如，三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合丁烷、1,12-二异氰酸根合十二烷和二聚脂肪酸二异氰酸酯。合适的二异氰酸酯是四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、十一烷二异氰酸酯、十二烷亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己烷-2,3,3-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,3-环己烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、1,3-和1,4-四甲基二甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮、4,4-二环己基甲烷、四甲基亚二甲苯基(TMXDI)和赖氨酸酯二异氰酸酯。
通过缩二脲键、脲二酮键、脲基甲酸酯键和/或通过三聚形成的具有两个或更多个异氰酸酯官能团的脂族聚异氰酸酯是合适的。
合适的至少三官能的异氰酸酯是通过二异氰酸酯的三聚或低聚或通过二异氰酸酯与含有羟基或氨基的多官能化合物反应形成的聚异氰酸酯。适用于生产三聚体的异氰酸酯是上述的二异氰酸酯，HDI、MDI、TDI或IPDI的三聚产物是优选的。
嵌段的、可逆地封端的聚异氰酸酯，诸如1,3,5-三-[6-(1-(甲基亚丙基氨氧基羰基氨基)-己基]-2,4,6-三-邻六氢-1,3,5-三嗪也是合适的。
例如作为在二异氰酸酯的蒸馏中的残余物而形成的聚合异氰酸酯也适合使用。
聚异氰酸酯组分包含单一的聚异氰酸酯或两种或更多种聚异氰酸酯的混合物。
异氰酸酯反应性组分
本发明的异氰酸酯反应性组分包含一种或多种异氰酸酯反应性化合物。如本文所用，异氰酸酯反应性化合物是包含将与异氰酸酯部分反应的一个或多个，优选两个或更多个官能部分的化合物。异氰酸酯反应性组分可以是包含醇部分、胺部分、硫醇部分中的一种或多种的单一化合物，或具有多个一种类型的部分或者不同部分的组合的化合物。异氰酸酯反应性组分可以是化合物与每种化合物的混合物，所述每种化合物包含一个或多个独立地选自醇、胺、硫醇和氨基醇的部分。下述多元醇、胺、硫醇和氨基醇中的一种或多种可以单独使用，或者根据需要从异氰酸酯反应性组分中排除。
在一个实施方案中，异氰酸酯反应性组分可以包涵多元醇。多元醇应理解为在分子中包含一个以上OH基的化合物。多元醇可进一步在分子上具有其他官能团。术语“多元醇”涵盖单一多元醇或两种或更多种多元醇的混合物。
一些合适的多元醇组分包括每个分子含有2至8个OH基的脂族醇。OH基团可以是伯和仲的。一些合适的脂族醇包括，例如，乙二醇、丙二醇、1,4-丁烷二醇、1,5-戊烷二醇、1,6-己烷二醇、1,7-庚烷二醇、1,8-辛烷二醇以及专家可通过一次将烃链延伸一个CH2基团或通过向碳链中引入支链而获得的其高级同系物或异构体。同样合适的是高级醇，例如甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇和所提及物质的低聚醚(它们是单独的或以所提及醚中的两种或更多种的混合物的形式)。
一些合适的多元醇包括低分子量多元醇与环氧烷烃的反应产物，所谓的聚醚多元醇。环氧烷烃优选含有2至4个碳原子。这种类型的一些反应产物包括，例如，乙二醇、丙二醇、异构丁烷二醇、己二醇或4,4′-二羟基二苯基丙烷与环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷或它们的两种或更多种的混合物的反应产物。多元醇诸如甘油、三羟甲基乙烷或三羟甲基丙烷、季戊四醇或糖醇或它们的两种或更多种的混合物与提及的环氧烷烃的用以形成聚醚多元醇的反应产物也是合适的。因此，取决于所需的分子量，可以使用每摩尔仅加成几摩尔环氧乙烷和/或环氧丙烷或在低分子量多元醇上加成一百摩尔以上的环氧乙烷和/或环氧丙烷的产物。其他聚醚多元醇可通过例如在消除水的情况下将甘油或季戊四醇缩合而获得。一些合适的多元醇包括可通过四氢呋喃的聚合获得的那些多元醇。
通过使含有反应性氢原子的起始化合物与环氧烷烃(例如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯、四氢呋喃或表氯醇或它们的两种或更多种的混合物)反应，以已知的方式使聚醚反应。
合适的起始化合物是例如水、乙二醇、1,2-或1,3-丙二醇、1,4-或1,3-丁二醇、1,6-己烷二醇、1,8-辛烷二醇、新戊二醇、1,4-羟甲基环己烷、2-甲基丙烷-1,3-二醇、甘油、三羟甲基丙烷、1,2,6-己烷三醇、1,2,4-丁烷三醇、三羟甲基乙烷、季戊四醇、甘露醇、山梨醇、甲基糖苷、糖、苯酚、异壬基苯酚、间苯二酚、对苯二酚、1,2,2-或1,1,2-三(羟苯基)-乙烷、氨、甲胺、乙二胺、四-或六亚甲基二胺、三乙醇胺、苯胺、苯二胺、2,4-和2,6-二氨基甲苯和聚苯基聚亚甲基多胺(其可以通过苯胺/甲醛缩合而获得)，或它们的两种或更多种的混合物。
一些合适的多元醇包括二醇EO/PO(环氧乙烷/环氧丙烷)嵌段共聚物、EO封端的聚丙二醇或烷氧基化双酚A。
一些合适的多元醇包括被乙烯基聚合物改性的聚醚多元醇。这些多元醇可以例如通过在聚醚多元醇的存在下使苯乙烯或丙烯腈或其混合物聚合而获得。
一些合适的多元醇包括聚酯多元醇。例如，可以使用通过使低分子量醇，更特别是乙二醇、二甘醇、新戊二醇、己二醇、丁二醇、丙二醇、甘油或三羟甲基丙烷与己内酯反应而获得的聚酯多元醇。用于生产聚酯多元醇的其他合适的多元醇是1,4-羟甲基环己烷、2-甲基丙烷-1,3-二醇、1,2,4-丁烷三醇、三甘醇、四甘醇、聚乙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇和聚丁二醇。
一些合适的多元醇包括通过缩聚获得的聚酯多元醇。因此，二元和/或三元醇可以以少于二元羧酸和/或三元羧酸或其反应性衍生物的当量的量缩合以形成聚酯多元醇。合适的二元羧酸是例如己二酸或琥珀酸及其含有至多16个碳原子的高级同系物、不饱和二元羧酸(诸如马来酸或富马酸)、环己烷二元羧酸(CHDA)和芳族二元羧酸，更特别地异构邻苯二甲酸(诸如邻苯二甲酸、间苯二甲酸或对苯二甲酸)。例如，柠檬酸和偏苯三酸也是合适的三元羧酸。所提及的酸可以单独使用或以其两种或更多种的混合物的形式使用。所提及的二元羧酸和甘油中至少一种的聚酯多元醇(其具有残余的OH基团含量)是合适的。合适的醇包括但不限于丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、二丙二醇、三丙二醇、环己烷二甲醇(CHDM)、2-甲基-1,3-丙二醇(MP二醇)或新戊二醇或它们的异构体或衍生物或两种或更多种的混合物。高分子量聚酯多元醇可用于第二合成阶段，并且包括例如多元醇，优选二元醇(任选地以及少量三元醇)与多元羧酸，优选二元羧酸的反应产物。代替游离的多元羧酸，也可以使用相应的多元羧酸酐或相应的多元羧酸与优选含有1至3个碳原子的醇的酯(在可能的情况下)。多元羧酸可以是脂族、脂环族、芳族或杂环的或两者。它们可以任选地被例如烷基、烯基、醚基或卤素取代。合适的多元羧酸是例如琥珀酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐、内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、马来酸、马来酸酐、富马酸、二聚脂肪酸或三聚脂肪酸或它们的两种或更多种的混合物。少量单官能脂肪酸可任选存在于反应混合物中。
聚酯多元醇可以任选地包含少量的末端羧基。也可以使用由内酯(例如基于ε-己内酯(也称为“聚己内酯”)的内酯)，或羟基羧酸(例如ω-羟基己酸)获得的聚酯。
也可以使用油化学来源的聚酯多元醇。油脂化学聚酯多元醇可例如通过将包含至少部分烯属不饱和脂肪酸的脂肪混合物与一种或多种含1至12个碳原子的醇的环氧化甘油三酯完全开环，和随后将甘油三酯衍生物部分酯交换形成在烷基中具有1至12个碳原子的烷基酯多元醇来获得。
一些合适的多元醇包括C36二聚二醇及其衍生物。一些合适的多元醇包括蓖麻油及其衍生物。一些合适的多元醇包括脂肪多元醇，例如不饱和或多不饱和天然油的羟基化产物、不饱和和多不饱和多羟基天然油的氢化产物、烷基羟基脂肪酸的多羟基酯、聚合的天然油、大豆多元醇和脂肪酸的烷基羟基化的酰胺。一些合适的多元醇包括羟基官能的聚丁二烯，其以例如，可从宾夕法尼亚州埃克斯顿的克雷威利美国有限责任公司(Cray ValleyUSA,LLC Exton,PA)获得的商品名
可知。一些合适的多元醇包括聚异丁烯多元醇。一些合适的多元醇包括聚缩醛多元醇。聚缩醛多元醇应理解为是通过使二醇例如二甘醇或己二醇或其混合物与甲醛反应而获得的化合物。聚缩醛多元醇也可以通过使环状缩醛聚合而获得。一些合适的多元醇包括聚碳酸酯多元醇。聚碳酸酯多元醇可以例如通过使二醇诸如丙二醇、1,4-丁烷二醇或1,6-己烷二醇、二甘醇、三甘醇或四甘醇或其两种或更多种的混合物与碳酸二芳酯，例如碳酸二苯酯或碳酰氯反应而获得。一些合适的多元醇包括聚酰胺多元醇。
一些合适的多元醇包括含有OH基的聚丙烯酸酯。这些聚丙烯酸酯可以例如通过使带有OH基的烯键式不饱和单体聚合而获得。这样的单体可通过例如烯键式不饱和羧酸和二元醇的酯化而获得，醇通常以略微过量存在。适用于此目的的烯键式不饱和羧酸是例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸或马来酸。相应的OH-官能酯是例如丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸3-羟丙酯或甲基丙烯酸3-羟丙酯或其两种或更多种的混合物。
异氰酸酯反应性组分可以包含或者是包含胺部分的化合物。胺部分可以是伯胺部分、仲胺部分或两者的组合。在一些实施方案中，化合物包含两个或更多个独立地选自伯胺部分和仲胺部分(多胺)的胺部分。在一些实施方案中，该化合物可以由选自HRN-Z和HRN-Z-NRH的结构表示，其中Z是具有1至20个碳原子的烃基，并且R可以是共价键、H、烃基、杂烃基或聚醚。在一些实施方案中，Z为直链或支链烷烃或直链或支链聚醚。在一些实施方案中，Z可以是杂烃基。在一些实施方案中，Z可以是聚合物和/或低聚物主链。这样的聚合物/低聚物主链可以包含醚、酯、氨基甲酸酯、丙烯酸酯键。在一些实施方案中，R为H。术语多胺是指含有一个以上-NHR基团的化合物，其中R可以为共价键、H、烃基、杂烃基。
一些合适的胺化合物包括但不限于脂族多胺、芳脂族多胺、脂环族多胺、芳族多胺、杂环多胺、聚烷氧基多胺及其组合。聚烷氧基多胺的烷氧基是氧亚乙基、氧亚丙基、氧-1,2-亚丁基、氧-1,4-亚丁基或其共聚物。
脂族多胺的实例包括但不限于乙二胺(EDA)、二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)、三甲基己二胺(TMDA)、六亚甲基二胺(HMDA)、N-(2-氨乙基)-1,3-丙二胺(N3-胺)、N,N′-1,2-乙烷二基双-1,3-丙二胺(N4-胺)和二亚丙基三胺。芳脂族多胺的实例包括但不限于间苯二甲撑二胺(mXDA)和对苯二甲撑二胺。脂环族多胺的实例包括但不限于1,3-双氨基环己胺(1,3-BAC)、异佛尔酮二胺(IPDA)和4,4′-亚甲基双环己胺。芳族多胺的实例包括但不限于二乙基甲苯二胺(DETDA)、间苯二胺、二氨基二苯甲烷(DDM)和二氨基二苯砜(DDS)。杂环多胺的实例包括但不限于N-氨乙基哌嗪(NAEP)和3,9-双(3-氨丙基)2,4,8,10-四氧杂螺环(5,5)十一烷。聚烷氧基多胺的实例(其中烷氧基是氧亚乙基、氧亚丙基、氧-1,2-亚丁基、氧-1,4-亚丁基或其共聚物)包括但不限于4,7-二氧杂癸-1,10-二胺、1-丙胺,2,1-乙烷二基氧基))双(二氨丙基化二甘醇)。合适的市售聚醚胺包括由Huntsman以商品名
出售的那些。合适的聚醚二胺包括D、SD、ED、XTJ和DR系列的
合适的聚醚三胺包括T和ST系列的
合适的市售多胺还包括基于天冬氨酸酯的胺官能树脂(Bayer)；和二聚二胺例如
(Croda)；或二胺，诸如
(Evonik)。
胺化合物可以在分子中包括其他官能团。胺化合物涵盖单一化合物或两种或更多种胺化合物的混合物。
异氰酸酯反应性组分可以包含或者是硫醇。在一些实施方案中，硫醇包含两个或更多个-SH部分(多硫醇)。在一些实施方案中，硫醇包含至少一个-SH部分和至少另一个选自-OH、-NH、-NH2、-COOH或环氧化物的官能部分。在一些实施方案中，硫醇可以由结构HS-Z-SH表示，其中Z是烃基、具有1至50个碳原子的杂烃基。在一些实施方案中，Z为直链或支链烷烃或直链或支链聚醚。一些合适的硫醇包括但不限于季戊四醇四-(3-巯基丙酸酯)(PETMP)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)(PETMB)、三羟甲基丙烷三-(3-巯基丙酸酯)(TMPMP)、乙二醇二-(3-巯基丙酸酯(GDMP)、季戊四醇四巯基乙酸酯(PETMA)、三羟甲基丙烷三巯基乙酸酯(TMPMA)、乙二醇二巯基乙酸酯(GDMA)、乙氧基化三甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)700(ETTMP 700)、乙氧基化三甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)1300(ETTMP 1300)、丙二醇3-巯基丙酸酯800(PPGMP 800)、丙二醇3-巯基丙酸酯2200(PPGMP 2200)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)(来自Showa Denko的KarenzMT PE-1)和大豆多硫醇(巯基化豆油)。术语“硫醇”涵盖单个硫醇或两种或更多种硫醇的混合物。
异氰酸酯反应性组分可以包含或者是包含氨基醇部分的化合物。如本文所用，氨基醇部分包含至少一个氨基部分和至少一个羟基部分。在一些实施方案中，胺基在氨基醇化合物分子的末端。在一些实施方案中，胺基是氨基醇化合物分子的链上的仲氨基。在一些实施方案中，氨基醇化合物包括末端伯胺和仲胺。在一些实施方案中，氨基醇化合物可以由以下结构之一表示：HO-Z-NH-Z-OH或H2N-Z-NH-Z-OH或H2N-Z-(OH)2，其中Z为烃基和/或具有1至50个碳原子的杂烃基。在一些实施方案中，Z为直链或支链烷烃或直链或支链聚醚。在一些实施方案中，Z包含脂环族部分或芳基部分。一些合适的氨基醇包括但不限于二乙醇胺、二丙醇胺、3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、二异丙醇胺。氨基醇化合物涵盖单一化合物或两种或更多种氨基醇化合物的混合物。
添加剂：
双组分聚氨酯粘合剂可任选地包括或排除一种或多种添加剂。添加剂可以包含在聚异氰酸酯组分或聚异氰酸酯反应性组分(例如多元醇或多胺)中的任何一个或两者中，只要他们不与该组分有害地反应。
本文公开的可固化组合物(两组分聚氨酯添加剂)可包含催化剂或引发固化的组分以改变所引发的反应的速度。一些合适的催化剂是聚氨酯反应和聚氨酯固化中常规使用的那些，包括有机金属催化剂、有机锡催化剂和胺催化剂。示例性催化剂包括可获自赢创(Evonik)的(1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷)
T-12或
晶体；DMDEE(2,2′-二吗啉基二乙醚)；DBU(1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一-7-烯)。可固化组合物可任选地包含按组合物的重量计约0.01％至约10％的一种或多种催化剂或引发固化的组分。优选地，可固化组合物可任选地包含按组合物的重量计约0.05％至约3％的一种或多种催化剂或引发固化的组分。
可固化组合物可任选地包含填料。一些有用的填料包括，例如，锌钡白、硅酸锆、氢氧化物(诸如钙、铝、镁、铁等的氢氧化物)、硅藻土、碳酸盐(例如碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙和碳酸镁)、氧化物(诸如氧化锌、氧化镁、氧化铬、氧化铈、氧化锆和氧化铝)、钙粘土、纳米二氧化硅、气相二氧化硅、经硅烷或硅氮烷表面处理过的二氧化硅(诸如从EvonikIndustries获得的
产品)、经丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯表面处理过的二氧化硅(例如从Evonik Industries获得的
R7200或R711)、沉淀二氧化硅、未处理的二氧化硅、石墨、合成纤维及其混合物。当使用时，填料可以以有效地在未固化的组合物和固化的反应产物中提供所需性质的浓度使用，并且通常以按组合物的重量计约0％至约90％的浓度使用，更通常按组合物的重量计1％至30％的填料。合适的填料包括有机粘土(例如Southern Clay Products出售的
纳米粘土)和剥离的石墨(例如XGSciences出售的
石墨烯纳米片)。在一些实施方案中，使用合适的填料实现增强的阻挡性质。
除了本文所公开的氢化蓖麻油或其衍生物之外，该可固化组合物还可任选地包括触变剂或流变改性剂，其包含在该双组分粘合剂体系的聚异氰酸酯反应性组分中。
另外的触变剂可以改变未固化组合物的流变性质。一些有用的触变剂包括例如二氧化硅，诸如熔融或气相二氧化硅，其可以未经处理或经处理以改变其表面的化学性质。实际上，可以使用任何增强的熔融、沉淀二氧化硅，气相二氧化硅或经表面处理的二氧化硅。经处理的气相二氧化硅的实例包括聚二甲基硅氧烷处理的二氧化硅、六甲基二硅氮烷处理的二氧化硅和其他硅氮烷或硅烷处理的二氧化硅。这种经处理的二氧化硅是可商购的，例如可从Cabot Corporation以商品名
ND-TS获得和从Evonik Industries以商品名
诸如
R805获得。还有用的是已经用丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯表面处理过的二氧化硅，诸如可从Evonik Industries获得的
R7200或R711。未经处理的二氧化硅的实例包括可商购的无定形二氧化硅，诸如
300、
200和
130。可商购的含水二氧化硅包括由Japan Silica KogyaInc生产的
E150和
E200A。
流变改性剂可以以有效地在未固化的组合物和固化的反应产物中提供所需物理性质的浓度使用，并且通常以按组合物的重量计约0％至约70％的浓度使用，有利地以按组合物的重量计约0％至约20％的浓度使用。在某些实施方案中，填料和流变改性剂可以相同。
可固化组合物可任选地包含抗氧化剂。一些有用的抗氧化剂包括以商品名
从BASF可商购获得的那些。当使用时，抗氧化剂应以可固化组合物的约0至约15重量％，诸如可固化组合物的约0.3至约1重量％的范围存在。
可固化组合物可任选地包含反应改性剂。反应改性剂是将增加或降低可固化组合物的反应速率的材料。例如，可以使用8-羟基喹啉(8-HQ)及其衍生物，诸如5-羟甲基-8-羟基喹啉来调节固化速度。当使用时，反应改性剂可以在可固化组合物的约0.001至约15重量％的范围内使用。
可固化组合物可任选地包含热塑性聚合物。热塑性聚合物可以是功能性或非功能性热塑性塑料。合适的热塑性聚合物的非限制性实例包括丙烯酸类聚合物、功能性(例如，含有反应性部分诸如-OH和/或-COOH)丙烯酸类聚合物、非功能性丙烯酸类聚合物、丙烯酸类嵌段共聚物、具有叔烷基酰胺官能团的丙烯酸类聚合物、聚硅氧烷聚合物、聚苯乙烯共聚物、二乙烯基苯共聚物、聚醚酰胺、聚乙烯醇缩醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、亚甲基聚乙烯基醚、醋酸纤维素、苯乙烯丙烯腈、无定形聚烯烃、烯烃嵌段共聚物[OBC]、聚烯烃塑性体、热塑性聚氨酯、聚丙烯腈、乙烯丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯酸酯三元共聚物、乙烯丁二烯共聚物和/或嵌段共聚物、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物，以及以上任何一种的混合物。热塑性聚合物的量不是关键的，只要该量不会有害地影响所需的混合粘合剂粘度和膜渗透性即可。
可固化组合物可任选地包含一种或多种相容且在本领域已知的粘合促进剂。有用的可商购粘合促进剂的实例包括氨基硅烷、缩水甘油基硅烷、巯基硅烷、异氰酸根合硅烷、乙烯基硅烷、(甲基)丙烯酸酯硅烷和烷基硅烷。常见的粘合促进剂可从Momentive以商品名Silquest获得或从Wacker Chemie以商品名Geniosil获得。也可以使用硅烷封端的低聚物和聚合物。粘合促进剂可以在按可固化组合物的重量计约0％至约20％的范围内使用，有利地按可固化组合物的重量计约0.1％至约15％的范围内使用。
可固化组合物可任选地包含一种或多种着色剂。对于某些应用，有色组合物可能有利于允许检查所施用的组合物。可以使用着色剂，例如颜料或染料，以提供有益于预期应用的所需颜色。示例性着色剂包括二氧化钛、C.I.颜料蓝28、C.I.颜料黄53和酞菁蓝BN。在一些应用中，可以添加荧光染料以允许在紫外线辐射下检查所施用的组合物。着色剂以足以允许观察或检测的量存在，例如按总组合物的重量计，约0.002％或更多。最大量由成本考虑、辐射吸收和对组合物固化的干扰所决定。更理想地，按总组合物的重量计，着色剂可以以至多约20％的量存在。
可固化组合物可任选包含按组合物的重量计约0重量％至约20重量％，例如约1重量％至约20重量％的本领域已知的其他添加剂，诸如增粘剂、增塑剂、阻燃剂、稀释剂、反应性稀释剂、除水剂以及上述任何一种的组合，以产生所需的功能特性，只要它们不会显著干扰可固化组合物或可固化组合物的固化反应产物的所需性能。
当用作粘合剂时，可固化组合物可以任选地包含按可固化组合物的总重量计至多80重量％的合适的溶剂。
蓖麻油基流变改性剂
在本发明中，蓖麻油触变剂作为聚氨酯双组分粘合剂的聚异氰酸酯反应性组分的流变改性剂存在，以在聚异氰酸酯反应性组分中实现高触变性。蓖麻油触变剂是衍生自可再生资源蓖麻油的非危险性有机流变改性剂。它们可以加工成细粒度，易分散的粉末。当混入聚异氰酸酯反应性组分中时，这些蓖麻油触变剂可以通过加热完全活化。然后将混合物冷却以形成活化的网络，这增加粘度并产生高度的触变性。作为蓖麻油触变剂特别优选的是氢化蓖麻油或蓖麻油蜡。12-羟基硬脂酸甘油三酯是氢化蓖麻油的主要成分。
在本发明的实践中使用的基于蓖麻油的流变改性剂包括氢化蓖麻油蜡(有时称为“三羟基硬脂精”)及其衍生物。
市售的氢化蓖麻油蜡的实例包括但不限于：来自(BASF)的
RM 1900和
RM 1920；
(BYK)；和
R(Elementis)。
还合适的是有机改性的氢化蓖麻油衍生物及其与未改性的氢化蓖麻油的混合物。有机改性的氢化蓖麻油衍生物或混合物的一些非限制性实例是：
100和(BYK)；
GST(Elementis)。氢化蓖麻油的特别合适的衍生物是氢化蓖麻油脂肪酸的酯和酰胺(例如12-羟基硬脂酸的酯和酰胺)，以及它们的混合物(含有或不含有未改性的氢化蓖麻油)。这种酰胺的非限制性实例是亚乙基双-12-羟基硬脂酰胺。
无机改性的氢化蓖麻油也适用于本发明的实践。可用于实践本发明的可商购的无机改性的氢化蓖麻油的实例包括但不限于：
GR(Elementis)和
50(BYK)。
关于蓖麻油或蓖麻油衍生物的“氢化”应理解为是指蓖麻油已经被氢化以去除或减少分子的脂肪酸部分中的不饱和度，但是羟基仍然保留。在一些实施方案中，氢化蓖麻油的典型非限制性羟基值为158，如通过中和一克包含游离羟基的化学物质的乙酰化所吸收的乙酸所需要的氢氧化钾的毫克数所测量的。因此，应当理解，氢化蓖麻油能够与包含这些双组分聚氨酯粘合剂体系的一种组分的聚异氰酸酯中的游离NCO基团反应。通常，氢化蓖麻油具有小于10g I2/100g的碘值。
氢化蓖麻油或其衍生物的合适量在异氰酸酯反应性组分的3重量％至12重量％之间，例如5重量％至8重量％之间。
在实施方案中，双组分粘合剂中聚异氰酸酯组分的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性组分的异氰酸酯反应性官能团的摩尔比应在0.95:1.0至1.5:1.0的范围内。在实施方案中，双组分粘合剂中聚异氰酸酯组分的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性组分的异氰酸酯反应性官能团的摩尔比为至少1:1至1.5:1.0。
触变比：
流体的触变比定义为1sec-1下的流体粘度除以10sec-1下的流体粘度。触变比也可以定义为2sec-1下的流体粘度除以20sec-1下的流体粘度。因此，对于这些定义中的任何一个，剪切稀化流体具有大于1的触变比。混合的双组分粘合剂体系理想是剪切稀化的，使得可以容易地将两种组分混合在一起并以细珠的形式分配，但是粘合剂的珠会抵抗流挂和扩散。这对于螺旋缠绕式膜元件的构造尤其重要。
由包含氢化蓖麻油或其衍生物的异氰酸酯反应性组分制成的双组分粘合剂体系 的膜和在该双组分粘合剂体系在螺旋缠绕式膜元件中的用途：
以下描述参考图1至5。
旨在用于反渗透和/或纳滤的典型薄膜式复合膜10在形状上大致是矩形的，并且由具有如图1中的示意性横截面所示的一般结构的覆盖层组成。膜10通常包括三层：覆盖在微孔基材14上的薄的致密的半渗透性阻挡层12、覆盖在多孔支撑层16上的微孔基材14。多孔支撑层16例如是非织造聚酯，但是不必限于非织造聚酯。多孔支撑层16通常被构造和布置成允许流体容易地通过它，同时为复合膜10的其他层提供物理支撑。同样，半渗透性阻挡层12通常是但不一定是聚酰胺膜，并且微孔基材14通常但不总是由聚砜膜构成。构造材料及其厚度等可以根据打算使用膜10的确切分离应用而变化。
半渗透层12是膜10的活动表面，并且通常被认为依据所分离化合物的确切性质而依靠自身或结合中间微孔基材14进行分离。例如，如果膜10旨在用于净化水，则膜10将允许水通过，但不允许诸如盐离子之类的污染物通过。
使用包含如本文公开的异氰酸酯反应性组合物和氢化蓖麻油组合物作为异氰酸酯反应性组分的双组分聚氨酯粘合剂，将多个这些膜10粘合在一起成为螺旋缠绕式膜元件。
图2至4一起示出了典型的螺旋缠绕式膜元件20(图2)以及螺旋缠绕式膜元件20的各种部件和构造。
图2示意性地示出了由围绕其缠绕一个或多个膜叶片元件30(图5中所示的一个)的中心穿孔的渗透管26构成的螺旋缠绕式膜元件20的一个实施方案。在使用期间，渗透物管26的一端是敞开的，以允许渗透物22流出，并且相对端是密封的，以防止进料流18进入渗透物管26。在下面更详细地描述膜叶片元件30。每个膜叶片元件30可以由进料间隔件28(通常是聚合物网状结构)隔开。进料流18进入螺旋缠绕式膜元件20，流过进料间隔件28提供的膜叶片元件之间的空间。进料流18包含至少两种成分。进料流18的典型说明性实例是具有初始盐浓度的盐水。没有盐或盐浓度较低的水穿过膜10以形成净水的渗透物流22。进料流18的其余部分(现在具有比开始时更高的盐浓度)形成浓缩流24。渗透物流22被引导通过多孔渗透物载体层32进入渗透物管26并从中排出。浓缩流24流过膜叶片元件30之间的进料间隔件28，并与渗透物流22分开排出。
在图5所示的一个实施方案中，每个膜叶片元件30由两个膜组成，每个膜10被多孔渗透物载体层32隔开。膜10被布置为使得每个阻挡层12面向外并且每个支撑层16与载体层32相邻。本文所述的双组分聚氨酯粘合剂36被施用到多孔渗透物载体层32的一部分和/或相邻的多孔支撑层16中的一个或两个上。粘合剂36仅施用在膜材料的一个或多个边缘附近，而不施用在整个表面上。施用双组分聚氨酯粘合剂36的方法没有特别限制，并且合适的方法是技术人员已知的。例如，如图4所示，双组分聚氨酯粘合剂36的组分可以刚好在使用前混合，并以连续小珠的形式沿着多孔渗透物载体32的开口边缘施用。小珠尺寸没有特别限制，但是它应该仅将折叠的片材10的边缘粘合到渗透物载体32上，使每一个的内部不粘合。合适的小珠宽度可以是例如约0.3cm至约2cm或约0.3cm至约0.6cm。层10、32、10被叠加。期望的是粘合剂36穿透渗透物载体层32并进入或穿过每个膜10。粘合剂密封膜边缘10，以防止进料流进入膜10和载体层32，并且还防止渗透物22通过渗透物管26离开膜。重要的是，粘合剂36必须渗入膜10和渗透物载体32的所有三个层(图1所示的多孔支撑层16、微孔层14和阻挡层12)40％或更多以便可接受。50％、60％、70％、80％或更高的渗透率是优选的。根据需要重复该粘合过程多次，即，将多孔渗透物载体层32粘合到中心穿孔的渗透管26，和/或在三侧将折叠的膜片10(其在折起的片10之间具有进料载体28)粘合到多孔膜载体层32以形成膜叶片元件30，直到形成所需数量的膜叶片元件并将其连接到渗透物管26上为止。然后将膜叶片元件30紧紧地围绕渗透物管26缠绕以形成螺旋缠绕式元件20。
在一个变型中，膜叶片元件30的层，无论是单缠绕式膜叶片元件还是多个膜叶片元件，都由进料间隔件或进料载体28的层分开。如图3所示，膜10的层被布置成使得半渗透层12面向膜片10的内部并且支撑层16(在图3中不可见)在外部。进料间隔件或进料载体28的层放置在可渗透层12的表面的一部分上。合并的层沿线A-A折叠以形成复合结构，其中进料间隔件28设置在两个膜层10之间。进料间隔件或进料载体层28旨在提供空间，使得进料18可以在折叠的膜片10内自由流动。进料载体28的材料和厚度的具体细节取决于螺旋缠绕式膜元件20的预期应用，但是通常它是允许进料流18在膜片10的相邻折叠部分之间自由流动的非织造材料。注意，进料载体28可以比折叠的膜片10略小，如图3中示意性所示。
在一些应用中，仅一个膜叶片元件缠绕在渗透物管周围。在较大的应用中，可以将多个膜叶片元件缠绕在单个渗透物管周围。图4示出了一个实施方案，其中单个叶片元件30缠绕在渗透物管26周围。在该实施方案中，渗透物管26具有多个穿孔34。膜叶片元件30的多孔渗透物载体层32缠绕在中心穿孔的渗透物管26周围并粘合到中心穿孔的渗透物管26，其中相邻的叶片元件层被进料载体28分开。本文所述的双组分聚氨酯粘合剂36可任选地用于将载体层32粘合至渗透物管26。多孔渗透物载体32提供流动通道，以允许渗透物22流过膜10，穿过渗透物载体32并进入渗透物管26。
在以下实施例中使用的材料和缩写：
NCO：-N＝C＝O异氰酸酯官能团，报告为聚异氰酸酯或聚异氰酸酯预聚物的重量百分比
蓖麻油：双组分粘合剂的异氰酸酯反应性组分；分子量923.7道尔顿，平均官能度2.7(Vertellus)
FILMTECTM BW30：反渗透膜(Dow)
实施例：
代表性程序：
多元醇/流变改性剂组合物(异氰酸酯反应性组分)流变性评估：
利用Rheoplus流变仪在25℃下使用锥板法测量各种剪切速率下的粘度。将多元醇/流变改性剂组合物直接施用到板上，并记录在不同剪切速率下的粘度数据。
混合的双组分粘合剂体系流变性评估：
利用Rheoplus流变仪在25℃下使用锥板法测量混合的双组分粘合剂体系的粘度。
对于所有粘合剂样品，将
102(BASF)用作聚异氰酸酯组分，并与所示的多元醇/流变改性剂混合物(异氰酸酯反应性组分)混合。
通过FlackTeck SpeedmixerTM(DAC 600FVC)将两种组分在混合杯中以各种比率混合1分钟，该各种比率设计为使NCO指数(NCO:OH摩尔比)保持在约1.15。然后将混合的材料立即施用到板上，并记录不同剪切速率下的粘度数据。NCO指数中包括任何氢化蓖麻油和任何酰胺改性的氢化蓖麻油流变改性剂的羟值。
实施例1：利用不同流变改性剂进行的多元醇组合物的制备
在该实施例中，比较了异氰酸酯反应性组分的各种流变改性剂/增稠剂。在所有以下实施例中，蓖麻油用作异氰酸酯反应性组分。蓖麻油在本文中也可以称为“多元醇”。
流变改性剂/增稠剂以不同的重量百分比分散在蓖麻油中。这些具有不同流变改性剂/增稠剂的异氰酸酯组合物列于表1。
分散程序为：首先，将蓖麻油和增稠剂或流变改性剂加入混合器中。然后，在中等剪切力下混合，同时在真空下将温度保持在40℃至80℃之间1小时或更长时间，直到流变改性剂或增稠剂完全分散为止。停掉热，并使混合物冷却至室温(约25℃)而不混合。将多元醇组合物排入装有氮气的金属罐中，并在室温下储存以作进一步评估。
表1：具有各种流变改性剂的异氰酸酯反应性组分(多元醇)组合物
实施例2：多元醇/流变改性剂组合物流变性的评估
表2中示出了表1中的多元醇/流变改性剂组合物的流变性。最后两栏中显示的触变比是1sec-1下粘度除以10sec-1的粘度，以及2sec-1下的粘度除以20sec-1下的粘度。这些比率(表2中的1/10和2/20)被认为是流体剪切稀化的指标。根据上述程序测量粘度。
表2：具有各种流变改性剂的蓖麻油的流变性质
蓖麻油和与各种流变改性剂混合的蓖麻油在1sec-1、2sec-1、10sec-1和20sec-1下的剪切速率下的粘度数据列于表2。
在不同剪切速率和触变比下的多元醇粘度证明了那些有机和无机流变改性剂的增稠(即粘度增加)和触变作用。在有机流变改性剂中，氢化蓖麻油
R是建立高粘度和高触变比最有效的一种。蓖麻油衍生物
100还增加了蓖麻油的粘度和剪切稀化。聚酰胺
6500不如氢化蓖麻油流变改性剂中的任何一种有效。在这种蓖麻油体系中，即使具有40％的填料负载，聚丙烯粉末
970也不能很好地增加粘度。无机添加剂碳酸钙的行为类似于聚丙烯粉末，并且没有有效地提高蓖麻油的粘度。硅烷改性(亲水性)的气相二氧化硅
R202能够像氢化蓖麻油一样有效地增加粘度，但具有比氢化蓖麻油和酰胺改性的氢化蓖麻油低得多的触变比。
实施例3：混合两种组分后立即评估双组分粘合剂的流变性
将表1中所示的蓖麻油/流变改性剂组合物(已证明具有足够的增粘能力)与作为聚异氰酸酯组分的
102混合。根据上述程序评估流变性，并在表3中示出。
表3：与各种流变改性剂刚刚混合的双组分粘合剂的流变性质
值得注意的是，在将包含流变改性剂的异氰酸酯反应性多元醇(即，蓖麻油)与异氰酸酯组分混合之后，降低了混合的双组分粘合剂的触变比。包含氢化蓖麻油的刚刚混合的双组分粘合剂具有比其他组合物更高的触变比。包含酰胺改性的氢化蓖麻油的刚刚混合的双组分粘合剂具有与包含聚丙烯蜡和硅烷改性的气相二氧化硅的触变比相似的触变比。
实施例4：膜渗透
为了测量膜渗透，将表1中所示的多元醇组合物与聚异氰酸酯
102(BASF)混合。
通过FlackTeck SpeedmixerTM(DAC 600FVC)根据需要将两种组分在混合杯中以各种比率混合1分钟以将双组分粘合剂的NCO指数(NCO:OH摩尔比)保持在约1.15。重量的是，NCO指数中包括氢化蓖麻油和酰胺改性的氢化蓖麻油流变改性剂的羟值。
将膜的方块(约7.5cm×7.5cm)放置在多孔支撑层16的表面上。将约5克的混合粘合剂放置在该膜上。将第二膜的多孔支撑层16放置在混合粘合剂的顶部。将不粘的塑料方块(聚乙烯，尺寸约12cm×12cm)放在组装的膜的顶部。然后将约450克砝码放置在整个不粘塑料方块的顶部。将砝码放置20分钟，然后移开。使该组件固化至少8小时，并且目视评估渗透百分数并报告为膜渗透。除非另有说明，否则FILMTECTM BW30膜用于渗透测试。
通过目视分析背面(即与支撑层16相对的阻挡层侧12)上的暗区与亮区之比来定性地确定渗透。无视觉变化是100％亮区，并且对应于0％渗透。完全穿透将是100％暗区，并且对应于100％渗透。样品由一个以上的人进行并排评估，以确保一致性。
表4：包含各种流变改性剂的混合的双组分粘合剂的膜渗透
包含氢化蓖麻油(
R)和酰胺改性的氢化蓖麻油(
100)的粘合剂组合物的膜渗透大于80％。包含聚酰胺的组合物(
6500)具有小于40％的膜渗透，这是不希望的。
令人惊讶地，具有最高初始粘度的本发明组合物(即，包含氢化蓖麻油或其衍生物的那些)具有最佳的膜渗透。本领域技术人员期望具有较低初始粘度的组合物将更有效地流过膜的各层以实现良好的润湿。
在一些实施方案中，本文中的本发明可解释为排除实质上不影响组合物或方法的基本和新颖特征的任何元素或方法步骤。另外，在一些实施方案中，本发明可以被解释为排除本文未指定的任何元素或方法步骤。
尽管本文参考特定实施方案示出和描述了本发明，但是本发明并不旨在限于所示出的细节。而是，可以在权利要求的等同物的适用范围和范围内在细节上进行各种修改，而不背离本发明。
在本说明书中，已经以使得能够写出清晰简洁的说明书的方式描述了实施方案，但是意图并且将理解的是，在不脱离本发明的情况下，可以对实施方案进行各种组合或拆分。例如，将意识到，本文描述的所有优选特征均适用于本文描述的本发明的所有方面。
Claims (23)
1.分离设备，其包括：
能够将第一成分从包含所述第一成分和第二成分的进料流体混合物中分离的膜层；
多孔载体层；及
混合的双组分聚氨酯粘合剂，其设置在所述膜层和所述多孔载体层之间的一个或多个不连续的区域中以形成粘合区域，其中所述双组分聚氨酯粘合剂包含：
A)包含聚异氰酸酯的组分A，其中所述聚异氰酸酯具有至少2的平均异氰酸酯官能度，并且包含10至26重量％的异氰酸酯官能团；及
B)包含具有异氰酸酯反应性官能团的异氰酸酯反应性组分和氢化蓖麻油蜡或其衍生物的组分B，其中所述组分B能够与所述聚异氰酸酯反应，具有在1sec-1和25℃下至少100,000mPa·s的粘度以及在1sec-1下的粘度与在10sec-1下的粘度的至少为5的初始比率；
其中所述混合的双组分聚氨酯粘合剂在固化之前具有进入所述膜层中的渗透百分比。
2.根据权利要求1所述的分离设备，其中所述聚氨酯粘合剂对所述膜层的渗透百分比为至少40％。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的分离设备，其中所述聚氨酯粘合剂对所述膜层的渗透百分比为至少60％。
4.根据权利要求1至3之一所述的分离设备，其中所述聚氨酯粘合剂对所述膜层的渗透百分比为至少80％。
5.根据权利要求1至4之一所述的分离设备，其中所述分离设备进一步包含进料载体材料。
6.根据权利要求1至5之一所述的分离设备，其中所述分离设备进一步包含利用所述双组分聚氨酯粘合剂粘合至所述多孔层的多孔渗透物载体层。
7.根据权利要求1至6之一所述的分离设备，其中所述组分B包含3重量％至12重量％的所述氢化蓖麻油蜡或其衍生物。
8.根据权利要求1至7之一所述的分离设备，其中所述组分B包含5重量％至8重量％的所述氢化蓖麻油蜡或其衍生物。
9.根据权利要求1至8之一所述的分离设备，其中所述组分A包含12至24重量％的NCO官能团。
10.根据权利要求1至9之一所述的分离设备，其中ii)在1sec-1下的粘度与在10sec-1下的粘度的比率为至少6。
11.根据权利要求1至10之一所述的分离设备，其中组分B在1sec-1和25℃下的粘度为100,000至5,000,000mPa·s。
12.根据权利要求1至11之一所述的分离设备，其中组分B在1sec-1和25℃下的粘度为300,000至800,000mPa·s。
13.根据权利要求1至12之一所述的分离设备，其中所述组分A和所述组分B各自以使得组分A中的异氰酸酯基团与组分B中的异氰酸酯反应性基团的摩尔比为至少1:1的量存在。
14.根据权利要求1至13之一所述的分离设备，其中所述组分A和所述组分B各自以使得组分A中的异氰酸酯基团与组分B中的异氰酸酯反应性基团的摩尔比为至少1:1.1的量存在。
15.根据权利要求1至14之一所述的分离设备，其中所述异氰酸酯反应性组分选自多元醇、多胺、多硫醇、氨基醇及其混合物。
16.根据权利要求1至15之一所述的分离设备，其中所述异氰酸酯反应性组分是多元醇或多元醇的混合物。
17.根据权利要求1至16之一所述的分离设备，其中所述异氰酸酯反应性组分包含蓖麻油。
18.根据权利要求1至17之一所述的分离设备，其中所述聚异氰酸酯包含亚甲基二苯基二异氰酸酯。
19.根据权利要求1至18之一所述的分离设备，其中所述聚异氰酸酯包含亚甲基二苯基二异氰酸酯和第二多元醇的预聚物反应产物。
20.根据权利要求1至19之一所述的分离设备，其中所述膜层包括设置成与微孔基材的一个表面相邻的阻挡层以及设置成与所述微孔基材的相对表面相邻的支撑层。
21.根据权利要求1至20之一所述的分离设备，其包括：具有两个相对边缘的膜叶片元件，所述膜叶片元件包括设置成与所述多孔载体层的表面相邻的所述膜层和设置成与所述多孔载体层的相对表面相邻的第二膜层，设置成与所述边缘相邻并且渗透到所述膜叶片元件中至少40％的所述混合的双组分聚氨酯粘合剂，其中所述混合的双组分聚氨酯粘合剂的固化反应产物沿所述膜叶片边缘形成对所述流体进料混合物的阻挡，所述第一成分和所述第二成分以及所述多孔载体层在所述膜叶片元件内提供使所述第一成分渗透到任一膜层中的流动通道。
22.使用聚氨酯粘合剂将分离膜粘合到多孔衬垫上的方法，所述方法包括以下步骤：
将组分A与组分B混合以形成所述聚氨酯粘合剂，其中组分A包含聚异氰酸酯，其中所述聚异氰酸酯具有至少2的平均NCO官能度，并且组分B包含具有异氰酸酯反应性官能团的异氰酸酯反应性组分和氢化蓖麻油蜡或其衍生物，其中所述组分B能够与所述聚异氰酸酯反应，并且其中所述组分B具有在1sec-1和25℃下至少100,000mPa·s的粘度以及在1sec-1下的粘度与在10sec-1下的粘度的至少为5的比率；
将所述聚氨酯粘合剂施用到所述分离膜和所述多孔载体层中的至少一个上以形成粘合区域；及
使所述聚氨酯粘合剂固化；
从而以暗区相对于粘合区域总面积的百分比测量，混合的聚氨酯粘合剂对所述膜的渗透百分比为至少40％。
23.根据权利要求1至19之一所述的双组分聚氨酯粘合剂用于形成分离设备的用途。
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| CN113897145A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-07 | 浙江沃弗建材科技有限公司 | 一种高分子自粘胶膜预铺防水卷材及其制备方法 |
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