CN113045999A - 一种新型半透膜支撑体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型半透膜支撑体的制备方法，其结构由下而上分别为纺粘无纺布、湿法无纺布层、复合在湿法无纺布中的胶粘层，最上面的离型膜层。本新型支撑体通过在湿法无纺布上浸润并发泡形成的胶粘层，可以在涂布半透膜时和半透膜表面形成粘结，在原有锚定效应的基础上增加了胶粘作用，明显提高了半透膜和支撑体之间的剥离强度，直接避免了因支撑体和半透膜局部无结合力产生的半透膜缺陷。胶粘层可以填补湿法无纺布中较大孔隙，使得孔隙更加均匀，提高支撑体的表面平滑度，从而避免了因为湿法无纺布的低密度缺陷而导致的半透膜渗透。本支撑体在湿法无纺布下方复合了纺粘无纺布，提高了抗拉强度，弥补了因湿法无纺布孔隙增大而降低强度的不足。

Description

一种新型半透膜支撑体的制备方法
技术领域
本发明属于半透膜支撑体领域，特别涉及一种新型半透膜支撑体的制备方法。
背景技术
在饮料/工业用水中杂质的去除、海水的淡化、食品中杂菌的去除、排水处理或者生物化学领域中，半透膜已经被广泛使用。
为了得到高的过滤流速和过滤性能，要求半透面表面凹凸少，不产生半透膜形成时的横向弯曲或皱褶，需要在支撑体上以均匀的厚度设置半透膜。因此要求支撑体表面有较高的平滑度和较低的透气度。半透膜溶液通过渗入支撑体，在支撑体内形成描定效应产生粘结，因此为了得到足够偶高的剥离强度，需要半透膜溶液渗透到支撑体内部一定深度，这就要支撑体又较低的表面平滑度和较高的透气度。半透膜溶液如果渗透到支撑体的背面会影响支撑体背面和胶水的粘结，因此又要求半透膜溶液不能出现局部渗透的情形，因此这就要求支撑体整体匀度较好，每一个纤维局部的透气度，平滑度都在合理的范围内。这就对支撑体提出了较高的要求。
目前国产的支撑体基本上都会出现局部平滑度过高导致半透膜溶液无法渗入支撑体而形成局部缺陷—亮斑，或者因为局部存在低密度缺陷而产生了半透膜溶液渗透的现象。而这两种情况本身是矛盾的，提高整体的平滑度会明显的降低局部渗透的可能性，但是又会快速提高亮斑出现的可能性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型半透膜支撑体的制备方法，其胶粘层可填补湿法无纺布中较大孔隙，使得孔隙更加均匀，提高支撑体的表面平滑度，从而避免了因为湿法无纺布的低密度缺陷而导致的半透膜渗透，同时还能够提高抗拉强度，弥补了因湿法无纺布孔隙增大而降低强度的不足。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种新型半透膜支撑体的制备方法，包括以下步骤：
1)制浆：将主体纤维、粘结纤维加入到纤维分散机中，并加水至浆料质量浓度为0.2％-0.5％，开启搅拌，得到纤维浆料；
2)上网成型：将纤维浆料用专用的化纤泵输送至高位稳浆箱内，经过多次冲浆和筛选工序将纤维浆料调至质量浓度为0.02％-0.05％，流送至中心布浆器及斜网满流式流浆箱，纤维浆料经斜网流浆箱送至成型网，以纺粘无纺布为成型网，在纺粘无纺布上经脱水成型，制得湿纤维网；
3)湿纤维网采用杨克缸烘干，湿法无纺布面为贴缸面，杨克缸的温度为120℃，贴缸时间不低于40s；
4)预热：预热温度设置在粘结纤维熔点以下5-15℃。
5)热压：采用两组钢辊对压的方式，上钢辊温度高于主体纤维热变形温度10-30℃，下钢辊温度高于主体纤维温度10-20℃，线速度在5-20m/min，线压力在80-120kN/m；
6)制备发泡胶粘剂，胶粘剂的成分为100-200质量份共聚物、1-3质量份发泡剂、甲苯溶剂，通过增加甲苯溶剂调整粘度为500-1500cps；
7)在湿法无纺布表面涂敷步骤6)的发泡胶粘剂，进行渗透，并在烘箱中100℃进行烘干处理。
进一步的，主体纤维的纤维长度为3-6mm，直径为6-10μm；粘结纤维长度为3-6mm，直径为9-15μm；主体纤维和粘结纤维的质量比在5：5-7：3之间。
进一步的，主体纤维为聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈短切纤维中的一种或多种；粘结纤维为单组分纤维或者双组份纤维，双组份纤维为皮芯型、并列型、海岛型、桔瓣型复合纤维中的一种或多种。
进一步的，纺粘无纺布的厚度为20-50μm，克重为15-35g/m2，透气度为1.4-2.0cm3/cm2/s。
进一步的，共聚物为乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、聚酰胺聚合物、乙烯三元共聚物中的一种或者组合。
进一步的，烘箱烘干后胶粘剂渗透至湿法无纺布厚度的60％-80％。
进一步的，热压后，湿法无纺布层的厚度在60-80μm，表面平滑度在25-30s，透气度为3.0-6.0cm3/cm2/s，表面平滑度为25-30s。
本发明提供了一种新型半透膜支撑体的制备方法，其结构在厚度方向上分为4层，由下而上分别为纺粘无纺布、湿法无纺布层、复合在湿法无纺布中的胶粘层，最上面的离型膜层。本新型支撑体通过在湿法无纺布上浸润并发泡形成的胶粘层，可以在涂布半透膜时和半透膜表面形成粘结，在原有锚定效应的基础上增加了胶粘作用，明显提高了半透膜和支撑体之间的剥离强度，直接避免了因支撑体和半透膜局部无结合力产生的半透膜缺陷。胶粘层可以填补湿法无纺布中较大孔隙，使得孔隙更加均匀，提高支撑体的表面平滑度，从而避免了因为湿法无纺布的低密度缺陷而导致的半透膜渗透。本支撑体在湿法无纺布下方复合了纺粘无纺布，提高了抗拉强度，弥补了因湿法无纺布孔隙增大而降低强度的不足。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的实质，下述给出了本发明的实施方式，仅用于说明本发明是如何实施的，并非限制本发明仅可由以下方案实施，在理解本发明技术方案的基础上，对本发明进行的变更、替换、结构修饰依旧属于本发明的保护范围，本发明的保护范围涵盖于其权利要求及其同变换。
本发明公开了一种新型半透膜支撑体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制浆：将主体纤维、粘结纤维加入到纤维分散机中，并加水至浆料质量浓度为0.2％-0.5％，开启搅拌，得到纤维浆料；
2)上网成型：将纤维浆料用专用的化纤泵输送至高位稳浆箱内，经过多次冲浆和筛选工序将纤维浆料调至质量浓度为0.02％-0.05％，流送至中心布浆器及斜网满流式流浆箱，纤维浆料经斜网流浆箱送至成型网，以纺粘无纺布为成型网，在纺粘无纺布上经脱水成型，制得湿纤维网；
3)湿纤维网采用杨克缸烘干，湿法无纺布面为贴缸面，杨克缸的温度为120℃，贴缸时间不低于40s；
4)预热：预热温度设置在粘结纤维熔点以下5-15℃。
5)热压：采用两组钢辊对压的方式，上钢辊温度高于主体纤维热变形温度10-30℃，下钢辊温度高于主体纤维温度10-20℃，线速度在5-20m/min，线压力在80-120kN/m；
6)制备发泡胶粘剂，胶粘剂的成分为100-200质量份共聚物、1-3质量份发泡剂、甲苯溶剂，通过增加甲苯溶剂调整粘度为500-1500cps；
7)在湿法无纺布表面涂敷步骤6)的发泡胶粘剂，进行渗透，并在烘箱中100℃进行烘干处理。
上述制备得到的半透膜支撑体在厚度方向上分为4层，由下而上分别为纺粘无纺布、湿法无纺布层、胶粘层，通过在湿法无纺布上浸润并发泡形成的胶粘层，可提高了半透膜和支撑体之间的剥离强度，直接避免了因支撑体和半透膜局部无结合力产生的半透膜缺陷。另外通过在湿法无纺布上涂覆发泡胶粘剂获得的胶粘层可填补湿法无纺布中较大孔隙，使得孔隙更加均匀，从而避免了因为湿法无纺布的低密度缺陷而导致的半透膜渗透的问题。
需要说明的是，以纺粘无纺布为成型网，在纺粘无纺布上形成湿法无纺布，解决了传统湿法无纺布在热压前因无强度容易断纸的问题，并且在本发明中起到了增强湿法无纺布和纺粘无纺布间的结合强度。
进一步的，主体纤维的纤维长度为3-6mm，直径为6-10μm；粘结纤维长度为3-6mm，直径为9-15μm；主体纤维和粘结纤维的质量比在5：5-7：3之间。
进一步的，主体纤维为聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈短切纤维中的一种或多种；粘结纤维为单组分纤维或者双组份纤维，双组份纤维为皮芯型、并列型、海岛型、桔瓣型复合纤维中的一种或多种。
需要说明的是，热压后，湿法无纺布层的厚度在60-80μm，表面平滑度在25-30s，透气度为3.0-6.0cm3/cm2/s，表面平滑度为25-30s。
进一步的，纺粘无纺布的厚度为20-50μm，克重为15-35g/m2，透气度为1.4-2.0cm3/cm2/s。
进一步的，胶粘层浸入湿法无纺布厚度的60％-80％，胶粘层和湿法无纺布形成涂敷层，涂敷层的透气度为1.4-2.0cm3/cm2/s，平均孔径为10-20μm。
进一步的，共聚物为乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、聚酰胺聚合物、乙烯三元共聚物中的一种或者组合。
需要说明的是，胶粘剂在无纺布表面渗透时的粘度在500-1500cps，烘箱烘干后发现胶粘剂恰好渗透至湿法无纺布厚度的60％-80％。
为了进一步说明本发明的技术方案，结合以下实施例具体说明。
主体合成纤维，帝人人株式会社，TA04N，7.3D，长度为5mm；粘合纤维，帝人人株式会社，TA07N，10D，长度为5mm。
实施例1
1)制浆：将主体纤维TA04N(直径7.3μm，长5mm，热变形温度190℃)、粘结纤维TR07N(直径10μm，长5mm，熔点180℃)以5:5的质量比加入到纤维分散机中，并加水至浆料质量浓度为0.2％，开启搅拌，得到纤维浆料；
2)上网成型：将纤维浆料用专用的化纤泵输送至高位稳浆箱内，经过冲浆和筛选工序将纤维浆料调至质量浓度为0.02％，流送至中心布浆器及斜网满流式流浆箱，纤维浆料经斜网流浆箱送至成型网，以市售纺粘无纺布为成型网，在纺粘无纺布上经脱水成型，制得湿纤维网；
市售纺粘无纺布的参数为：厚度20μm，克重为15g/m2，透气度为1.4cm3/cm2/s；
3)湿纤维网采用杨克缸烘干，湿法无纺布面为贴缸面，杨克缸的温度为120℃，贴缸时间不低于40s；
4)预热：预热温度为170℃；
5)热压：采用两组钢辊对压的方式，上钢辊温度为210℃，下钢辊温度为200℃，线速度在5m/min，线压力在80kN/m；
6)制备发泡胶粘剂，胶粘剂主要成分是100质量份乙烯乙酸乙烯酯、1质量份ADC发泡剂、甲苯溶剂，通过增加甲苯溶剂调整粘度在500cps；
7)在湿法无纺布表面进行涂敷步骤6)的发泡胶粘剂，进行渗透，胶粘层浸入湿法无纺布厚度的60％，胶粘层和湿法无纺布形成涂敷层，并在烘箱中100℃进行烘干处理。
获得的半透膜支撑体参数为：
支撑体的厚度在90μm，克重在60/m2；
纺粘无纺布的厚度在20μm，克重在15g/m2，透气度在1.4cm3/cm2/s，纺粘无纺布的原料为聚丙烯制成的切片；
湿法无纺布的厚度在60μm，克重在20g/m2，湿法无纺布的透气度在3.0cm3/cm2/s，表面平滑度在25s；
涂敷层的透气度为1.4cm3/cm2/s，平均孔径为10μm。
实施例2
1)制浆：将主体纤维TA04N(直径7.3μm，长5mm，热变形温度190℃)、粘结纤维TR07N(直径10μm，长5mm，熔点180℃)以7:3的质量比加入到纤维分散机中，并加水至浆料质量浓度为0.5％，开启搅拌，得到纤维浆料；
2)上网成型：将纤维浆料用专用的化纤泵输送至高位稳浆箱内，经过冲浆和筛选工序将纤维浆料调至质量浓度为0.05％，流送至中心布浆器及斜网满流式流浆箱，纤维浆料经斜网流浆箱送至成型网，以市售纺粘无纺布为成型网，在纺粘无纺布上经脱水成型，制得湿纤维网；
市售纺粘无纺布的参数为：厚度50μm，克重在35g/m2，透气度在2cm3/cm2/s；
3)湿纤维网采用杨克缸烘干，湿法无纺布面为贴缸面，杨克缸的温度为120℃，贴缸时间不低于40s；
4)预热：预热温度为170℃；
5)热压：采用两组钢辊对压的方式，上钢辊温度为210℃，下钢辊温度高于主体纤维温度200℃，线速度在20m/min，线压力在120kN/m；
6)制备发泡胶粘剂，胶粘剂主要成分是200质量份乙烯乙酸乙烯酯、3质量份ADC发泡剂、甲苯溶剂，通过增加甲苯溶剂调整粘度在1500cps；
7)在湿法无纺布表面进行涂敷步骤6)的发泡胶粘剂，进行渗透，胶粘层浸入湿法无纺布厚度的80％，胶粘层和湿法无纺布形成涂敷层，并在烘箱中100℃进行烘干处理。
获得的半透膜支撑体参数为：
支撑体的厚度在110μm，克重在100/m2；
纺粘无纺布的厚度在50μm，克重在35g/m2，透气度在2cm3/cm2/s，纺粘无纺布的原料为聚氨酯制成的切片；
湿法无纺布的厚度在80μm，克重在50g/m2，湿法无纺布的透气度在6.0cm3/cm2/s，表面平滑度在30s；
涂敷层的透气度为2.0cm3/cm2/s，平均孔径为20μm。
实施例3
1)制浆：将主体纤维TA04N(直径7.3μm，长5mm，热变形温度190℃)、粘结纤维TR07N(直径10μm，长5mm，熔点180℃)以6：4的质量比加入到纤维分散机中，并加水至浆料质量浓度为0.2％，开启搅拌，得到纤维浆料；
2)上网成型：将纤维浆料用专用的化纤泵输送至高位稳浆箱内，经过冲浆和筛选工序将纤维浆料调至质量浓度为0.02％，流送至中心布浆器及斜网满流式流浆箱，纤维浆料经斜网流浆箱送至成型网，以市售纺粘无纺布为成型网，在纺粘无纺布上经脱水成型，制得湿纤维网；
市售纺粘无纺布的参数为：厚度40μm，克重在35g/m2，透气度在1.5cm3/cm2/s；
3)湿纤维网采用杨克缸烘干，湿法无纺布面为贴缸面，杨克缸的温度为120℃，贴缸时间不低于40s；
4)预热：预热温度为170℃；
5)热压：采用两组钢辊对压的方式，上钢辊温度为210℃，下钢辊温度高于主体纤维温度200℃，线速度在20m/min，线压力在100kN/m；
6)制备发泡胶粘剂，胶粘剂主要成分是100质量份乙烯乙酸乙烯酯、2质量份ADC发泡剂、甲苯溶剂，通过增加甲苯溶剂调整粘度在700cps；
7)在湿法无纺布表面进行涂敷步骤6)的发泡胶粘剂，进行渗透，胶粘层浸入湿法无纺布厚度的70％，胶粘层和湿法无纺布形成涂敷层，并在烘箱中100℃进行烘干处理。
获得的半透膜支撑体参数为：
支撑体的厚度在100μm，克重在80/m2；
纺粘无纺布的厚度在40μm，克重在35g/m2，透气度在1.5cm3/cm2/s，纺粘无纺布的原料为聚酯制成的切片；
湿法无纺布的厚度在60μm，克重在35g/m2，湿法无纺布的透气度在5.0cm3/cm2/s，表面平滑度在25.3s；
涂敷层的透气度为1.8cm3/cm2/s，平均孔径为15μm。
对比例1
以实施例3为例，其区别在于：
6)制备胶粘剂，胶粘剂主要成分是100质量份乙烯乙酸乙烯酯、甲苯溶剂，通过增加甲苯溶剂调整粘度在700cps；
7)在湿法无纺布表面进行涂敷步骤6)的胶粘剂，进行渗透，并在烘箱中100℃进行烘干处理。
获得的半透膜支撑体参数为：
支撑体的厚度在100μm，克重在82g/m2；
纺粘无纺布的厚度在40μm，克重在35g/m2，透气度在1.5cm3/cm2/s，纺粘无纺布的原料为聚酯制成的切片；
湿法无纺布的厚度在60μm，克重在35g/m2，湿法无纺布的透气度在5.0cm3/cm2/s，表面平滑度在25.3s；
胶粘层浸入湿法无纺布厚度的75％，胶粘层和湿法无纺布形成涂敷层，涂敷层的透气度为0.2cm3/cm2/s，平均孔径为2μm。
在实施例1-3及对比例1制备得到的半透膜支撑体上涂覆200μm的膜(聚砜和DMF混合溶液，聚砜的质量浓度为20％，烘干)，获得半透膜，并进行剥离强度(膜体与半透膜支撑体之间的剥离强度)及横向抗拉强度(半透膜)的测试，结果见表1。
表1试验结果
Figure BDA0002892337000000081
从表1数据可知，相比于对比例1而言，本申请的半透膜支撑体与膜体之间的剥离强度更大。
综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的某些优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明精神和范围。

Claims (7)

1.一种新型半透膜支撑体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制浆：将主体纤维、粘结纤维加入到纤维分散机中，并加水至浆料质量浓度为0.2％-0.5％，开启搅拌，得到纤维浆料；
2)上网成型：将纤维浆料用专用的化纤泵输送至高位稳浆箱内，经过多次冲浆和筛选工序将纤维浆料调至质量浓度为0.02％-0.05％，流送至中心布浆器及斜网满流式流浆箱，纤维浆料经斜网流浆箱送至成型网，以纺粘无纺布为成型网，在纺粘无纺布上经脱水成型，制得湿纤维网；
3)湿纤维网采用杨克缸烘干，湿法无纺布面为贴缸面，杨克缸的温度为120℃，贴缸时间不低于40s；
4)预热：预热温度设置在粘结纤维熔点以下5-15℃。
5)热压：采用两组钢辊对压的方式，上钢辊温度高于主体纤维热变形温度10-30℃，下钢辊温度高于主体纤维温度10-20℃，线速度在5-20m/min，线压力在80-120kN/m；
6)制备发泡胶粘剂，胶粘剂的成分为100-200质量份共聚物、1-3质量份发泡剂、甲苯溶剂，通过增加甲苯溶剂调整粘度为500-1500cps；
7)在湿法无纺布表面涂敷步骤6)的发泡胶粘剂，进行渗透，并在烘箱中100℃进行烘干处理。
2.根据权利要求1所述的新型半透膜支撑体的制备方法，其特征在于，主体纤维的纤维长度为3-6mm，直径为6-10μm；粘结纤维长度为3-6mm，直径为9-15μm；主体纤维和粘结纤维的质量比在5：5-7：3之间。
3.根据权利要求1所述的新型半透膜支撑体的制备方法，其特征在于，主体纤维为聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈短切纤维中的一种或多种；粘结纤维为单组分纤维或者双组份纤维，双组份纤维为皮芯型、并列型、海岛型、桔瓣型复合纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的新型半透膜支撑体的制备方法，其特征在于，纺粘无纺布的厚度为20-50μm，克重为15-35g/m2，透气度为1.4-2.0cm3/cm2/s。
5.根据权利要求1所述的新型半透膜支撑体的制备方法，其特征在于，共聚物为乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、聚酰胺聚合物、乙烯三元共聚物中的一种或者组合。
6.根据权利要求1所述的新型半透膜支撑体的制备方法，其特征在于，烘箱烘干后胶粘剂渗透至湿法无纺布厚度的60％-80％。
7.根据权利要求1所述的新型半透膜支撑体的制备方法，其特征在于，热压后，湿法无纺布层的厚度在60-80μm，表面平滑度在25-30s，透气度为3.0-6.0cm3/cm2/s，表面平滑度为25-30s。
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