本發(fā)明涉及分離膜支撐材料，具體地說，涉及一種三層復(fù)合分離膜支撐材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：膜技術(shù)又稱膜分離技術(shù)，作為新型分離技術(shù)，膜技術(shù)在生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域均有不俗表現(xiàn)，并已廣泛應(yīng)用于氣體分離、物料分離和水處理等多個環(huán)節(jié)，其中水處理領(lǐng)域?qū)δぎa(chǎn)品的需求量最大。在水處理領(lǐng)域，對于工業(yè)廢水、醫(yī)療廢水、原油廢水及生活污水等領(lǐng)域的應(yīng)用，膜技術(shù)不僅處理效率和質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)廢水處理工藝，而且還廣泛應(yīng)用于微電子、鍋爐給水、循環(huán)水等領(lǐng)域，及大地方便了人類生產(chǎn)和生活。分離膜一般由聚砜樹脂、聚丙烯腈樹脂、氟系樹脂、聚酯系脂、聚酰胺系樹脂或聚酰亞胺樹脂等合成樹脂構(gòu)成。由于分離膜機(jī)械強(qiáng)度較差，單純的膜結(jié)構(gòu)很脆弱，無法承受較高的操作壓力，目前市場上銷售的平板超濾膜以及反滲透膜絕大多數(shù)都是以無紡布作為支撐體的。一般具有分離功能的膜和支撐體通過下述方法來一體化，即在無紡布、織布等的支撐體上流延并固化一層具有分離功能的膜。另外，對于反滲透膜而言，先在無紡布、織布等的支撐體上流延高分子聚合物的溶液以形成底膜，然后在該底膜上形成分離膜，通過這樣的方法等來一體化。因此，這就一方面要求，要求作為支撐體的無紡布、織物等具有優(yōu)異的平滑性能，使得高分子聚合物的溶液在流延成膜易于成膜，同時不會因過度滲透而穿透背面從而使膜物質(zhì)剝離，進(jìn)而不會因支撐體起毛等而出現(xiàn)膜的不均勻化、小孔等的缺陷。另外，大部分分離膜都在一定壓力下使用，特別在高壓下使用的反滲透膜，更要求支撐體具有高機(jī)械強(qiáng)度和高尺寸穩(wěn)定性。因此這就要求在支撐體的涂覆面要求其有優(yōu)異的平滑性、涂覆時不滲漏、同時支撐體還要有較高的物理機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。由于濕法非織造材料有良好的表面光滑度，目前分離膜材料大部分由濕法非織造材料制備，但濕法非織造材料一般力學(xué)性能較差，特別是在用于長期在高壓下運行的反滲透膜材料，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性仍有待提高，同時單層濕法膜支撐材料還存在涂膜時易透底和滲漏等問題。為此，CN103962012A公開了一種由含有紙漿和粘合纖維的上層(涂覆面)和含主體合成纖維和粘合纖維的下層(非涂覆面)構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的分離膜支撐體，紙漿纖維層在一定程度上確實可以防止涂覆液的滲漏，提高涂覆液在涂膜面的附著性能。但是，由于分離膜涂敷面的結(jié)構(gòu)較為疏松，而非涂敷面結(jié)構(gòu)較為致密，因此會導(dǎo)致分離膜支撐體涂覆面的平滑性、均勻性以及層間的粘合性下降。另外，紙漿纖維在水中長期使用會霉變腐爛這對水過濾材料是致命的。專利CN1819866A公開了一種濕法和紡粘復(fù)合的分離膜支撐體的制備方法，結(jié)果顯示紡粘長絲層在一定程度上改善了涂覆面的光滑度，紡粘層對膜支撐材料的物理機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性均沒有涉及，另外雖然在高于220℃的高溫和高壓下經(jīng)過熱軋可以制備雙層支撐體，但還存在紡粘材料直徑大、與濕法粘合點較少、結(jié)合牢度不高從而導(dǎo)致層間易分層和涂覆液易漏膠等問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供了一種三層復(fù)合分離膜支撐材料及其制備方法，解決分離膜支撐體強(qiáng)力低、層間作用力差、易漏膠透底的問題，其力學(xué)性能優(yōu)異、層間結(jié)合力良好、易涂覆不漏膠、形態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：三層復(fù)合分離膜支撐材料，由濕法成網(wǎng)的上層纖網(wǎng)和下層纖網(wǎng)以及紡粘長絲的中間纖網(wǎng)層組成，所述上層纖網(wǎng)由重量百分含量為60％-80％的細(xì)徑聚酯纖維配以20％-40％熱熔纖維，其定量為10g/m2-30g/m2；所述下層纖網(wǎng)由重量百分含量為70％-90％粗徑聚酯纖維配以10％-30％的熱熔纖維構(gòu)成、其定量為20g/m2-40g/m2；所述中間纖網(wǎng)層為由聚酯和低熔點聚酯組成的復(fù)合長絲組成的紡粘纖網(wǎng)層，其定量為10-30g/m2。進(jìn)一步，所述熱熔纖維包括纖維熔點為100℃-135℃的低熔點聚醋/聚醋復(fù)合纖維、聚乙烯纖維、或重量配比分別為3-4:7-6的聚乙烯/聚丙烯的ES復(fù)合纖維。進(jìn)一步，所述復(fù)合長絲為皮芯結(jié)構(gòu)，皮層為低熔點聚酯或聚乙烯，芯層為聚酯或聚丙烯，皮芯比為1-3:9-7。三層復(fù)合分離膜支撐材料的制備方法，所述包括以下步驟：1)取重量百分含量為60％-80％的細(xì)徑聚酯纖維配以20％-40％的熱熔纖維依次投入己貯有水的打漿機(jī)中，控制纖維濃度為2-4％，疏解40-60min，放入另一配漿池，加水和分散劑攪拌均勻，使?jié)舛葹?.01-0.1％，配成上層的漿料，經(jīng)斜網(wǎng)成型器成上層纖網(wǎng)；2)取重量百分含量為70％-90％粗徑聚酯纖維配以10％-30％的熱熔纖維投入己貯有水的另一打漿機(jī)中，控制纖維濃度為1-4％，疏解40-60min，放入另一配漿池，加水和分散劑攪拌均勻，使?jié)舛葹?.01-0.1％，配成下層的漿料，經(jīng)斜網(wǎng)成型器成下層纖網(wǎng)；3)將聚酯切片和低熔點聚酯切片分別投入復(fù)合紡粘紡絲設(shè)備的獨立喂料系統(tǒng)中，聚酯和低熔點聚酯的紡絲溫度分別在250℃-300℃和230℃-260℃，然后經(jīng)過冷卻、牽伸、分絲和鋪網(wǎng)得到聚酯長絲中間層，或者將聚丙烯切片和聚乙烯切片別投入復(fù)合紡粘紡絲設(shè)備的獨立喂料系統(tǒng)中，聚丙烯和聚乙烯的紡絲溫度分別在150℃-250℃和130℃-200℃，然后經(jīng)過冷卻、牽伸、分絲和鋪網(wǎng)得到聚酯長絲中間層；4)將上述制備的纖網(wǎng)層經(jīng)過水刺復(fù)合加固、經(jīng)烘缸干燥、熱軋壓延成型即制成定量60-120g/m2的三結(jié)構(gòu)水刺熱軋分離膜支撐體。進(jìn)一步，所述熱熔纖維包括纖維熔點為100℃-135℃的低熔點聚醋/聚醋復(fù)合纖維、聚乙烯纖維、或重量配比為3-4:7-6的聚乙烯/聚丙烯的ES復(fù)合纖維。進(jìn)一步，所述粗徑聚酯纖維直徑在在10μm～20μm之間，細(xì)徑聚酯纖維直徑在5μm～15μm之間，步驟1)和2)中，分散劑是聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯。進(jìn)一步，在步驟4)所述水刺加固過程中，預(yù)刺水刺壓力20bar-50bar，主刺水刺壓力30bar-60bar。進(jìn)一步，在步驟4)所述熱軋壓延成型過程中，熱軋壓延設(shè)備由串聯(lián)配置的第一壓延設(shè)備和第二壓延設(shè)備兩部分組成，其中第一壓延設(shè)備是有上加熱金屬輥和無加熱彈性輥組合的壓延裝置；第二壓延設(shè)備是由兩金屬加熱輥組成的熱軋設(shè)備。進(jìn)一步，第一壓延設(shè)備和第二壓延設(shè)備壓延溫度在150℃-160℃，輥壓力在400N/cm-800N/cm，成型后即制成定量60g/m2-120g/m2的雙層分離膜支撐體。進(jìn)一步，纖網(wǎng)層經(jīng)過第一壓延設(shè)備時，直接接觸上加熱金屬輥的纖維層是上層(涂覆面)，直接接觸無加熱彈性輥的纖維網(wǎng)面為下層(非涂覆面)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)通過設(shè)計紡粘長絲的高強(qiáng)中間層以及上下兩層的短纖維濕法纖網(wǎng)層，在保證雙表面平滑度和良好的易貼合性的同時，提高了支撐材料的物理機(jī)械性能。(2)水刺復(fù)合構(gòu)建了三層濕法膜支撐材料，實現(xiàn)了膜支撐材料在厚度方向的有效纏結(jié)，解決了現(xiàn)有多層膜支撐材料易分層的難題，大大提高了三層膜材料的物理機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。(3)下層濕法纖網(wǎng)層的設(shè)計，在保證部分分離膜支撐體非涂覆面有時也需要有良好平滑度的同時，解決了分離膜涂覆液易滲漏和透底的難題，提高了涂覆分離膜厚度的均勻性。(4)這是一種表面平滑性能優(yōu)異易于涂覆和貼合，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、半透膜涂覆溶液不易滲透的分離膜支撐體，可以作為分離膜的支撐材料廣泛應(yīng)用在海水淡化、食品濃縮、廢水處理和血液過濾等領(lǐng)域。附圖說明附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，在附圖中：圖1是熱軋壓延示意圖。1——無加熱彈性輥；2——上加熱金屬輥；3——下加熱金屬輥；4——卷繞輥。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1三層濕法水刺分離膜支撐體制備主要包括以下步驟：1、濕法與紡絲成網(wǎng)將聚酯纖維(纖維直徑6.3μm、纖維長度5mm)和ES纖維(3.2μm，纖維長度5mm)以60:40的混合比例分散于水中，控制纖維濃度為2％，疏解40min，放入配漿池，加水和聚丙烯酰胺分散劑攪拌均勻，使?jié)舛?.03％，粘度為60秒，配成上層(涂覆層)漿料，經(jīng)濕法成型器，得到干重20g/m2上層纖網(wǎng)；將聚酯纖維(纖維直徑14.5μm、纖維長度5mm)和聚乙烯纖維(10.2μm，纖維長度5mm)以60:40的混合比例分散于水中，控制纖維濃度為2％，疏解40min，放入配漿池，加水和聚丙烯酰胺分散劑攪拌均勻，使?jié)舛?.04％，粘度為65秒，配成下層漿料，得到干重30g/m2下層纖網(wǎng)；聚丙烯切片和聚乙烯切片別投入復(fù)合紡粘紡絲設(shè)備的獨立喂料系統(tǒng)中，聚丙烯和聚乙烯的紡絲溫度分別在150℃-250℃和130℃-200℃，然后經(jīng)過冷卻、牽伸、分絲和鋪網(wǎng)得到克重干重15g/m2長絲中間層。2、水刺加固將上述三層纖網(wǎng)復(fù)合經(jīng)過水刺頭壓力分別為30bar和40bar的預(yù)刺和主刺復(fù)合加固成型；經(jīng)130℃烘缸干燥制得干燥的濕法水刺片。3、熱軋壓延成型上述烘干濕法水刺片經(jīng)過一組串聯(lián)配置的熱軋壓延裝置(如圖1)，首先纖維網(wǎng)經(jīng)過有上加熱金屬輥2(壓延溫度125℃，壓力400N/m)和無加熱彈性輥1組合第一壓延設(shè)備，其中直接接觸上加熱金屬輥2的纖維層是涂覆面，直接接觸無加熱彈性輥1的纖維網(wǎng)面為支撐層。然后纖維網(wǎng)進(jìn)入由上金屬加熱輥2和下金屬加熱輥3(壓輥溫度125℃，壓力500N/m)組成的第二壓延設(shè)備，經(jīng)過卷繞輥4，最終獲得定量65g/m2的三層濕法水刺分離膜支撐體。實施例2三層濕法水刺分離膜支撐體制備主要包括以下步驟：1.濕法和紡絲成網(wǎng)將聚酯纖維(纖維直徑7.2μm、纖維長度5mm)和低熔點聚酯纖維(熔點130℃，4.3μm，纖維長度5mm)以60:40的混合比例分散于水中，控制纖維濃度為2％，疏解40min，放入配漿池，加水和聚丙烯酰胺分散劑攪拌均勻，使?jié)舛?.03％，粘度為60秒，配成上層(涂覆層)漿料，經(jīng)濕法成型器，得到干重20g/m2上層纖網(wǎng)；將聚酯纖維(纖維直徑13.8μm、纖維長度5mm)和低熔點聚酯纖維(熔點130℃，12.6μm，纖維長度5mm)以60:40的混合比例分散于水中，控制纖維濃度為2％，疏解40min，放入配漿池，加水和聚丙烯酰胺分散劑攪拌均勻，使?jié)舛?.04％，粘度為65秒，配成下層漿料，經(jīng)斜網(wǎng)濕法成型器得到干重30g/m2下層纖網(wǎng)；將聚酯切片和低熔點聚酯切片分別投入復(fù)合紡粘紡絲設(shè)備的獨立喂料系統(tǒng)中，聚酯和低熔點聚酯的紡絲溫度分別在250℃-300℃和230℃-260℃，然后經(jīng)過冷卻、牽伸、分絲和鋪網(wǎng)得到克重15g/m2聚酯長絲中間層。2.濕法和紡絲成網(wǎng)將上述三層纖網(wǎng)復(fù)合經(jīng)過水刺頭壓力分別為30bar和40bar的預(yù)刺和主刺復(fù)合加固成型；經(jīng)130℃烘缸干燥制得干燥的濕法水刺片。3.熱軋壓延成型上述烘干濕法水刺片經(jīng)過一組并聯(lián)配置的熱軋壓延裝置(如圖1)，復(fù)合纖網(wǎng)首先經(jīng)過有上加熱金屬輥2(壓延溫度135℃，壓力450N/m)和無加熱彈性輥1組合第一壓延設(shè)備，然后進(jìn)入由兩金屬加熱輥(壓輥溫度135℃，壓力550N/m)組成的熱第二壓延設(shè)備，最終獲得定量65.0g/m2的三層濕法水刺分離膜支撐體。實施例3與實施例2采用相同的工藝條件和加工方法，不同的三層復(fù)合纖網(wǎng)不經(jīng)過水刺，直接經(jīng)過烘干，熱軋壓延成型，制得定量65.0g/m2的三層濕法水刺分離膜支撐體。對比例1與實施例3采用相同的工藝條件和加工方法，不同的是支撐體只有干重30g/m2面層和干重35g/m2中間層纖網(wǎng)組成，經(jīng)熱軋壓延成型制備的65g/m2的三層濕法水刺分離膜支撐體。對上述實施例、對比例膜支撐材料分別測試其物理機(jī)械性能、柔軟度(用彎曲剛度表示)和層間結(jié)合力(根據(jù)GB/T26203-2010《紙和紙板內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度的測定》)。另外把上述分離膜支撐材料切割成A4尺寸的試樣，用美國Laurell旋轉(zhuǎn)涂覆儀將固含量為18％聚楓樹脂的DMF(二甲基甲酰胺)溶液涂敷到半透膜支撐體上，然后浸泡于水中，使涂敷膜固化，形成厚度約50μm的分離膜。目測評價膜支撐體下層(非涂敷面)分離膜涂敷溶液的滲透情況。非涂敷面出現(xiàn)滲透的用×表示(實際使用中存在問題)，沒有看到滲透的用O表示(實際使用中不存在問題)。具體測試結(jié)果表1所示，從對比例1性能可以看出，雖然由于支撐體中長絲含量的增加，物理機(jī)械性能比實施例樣品有所提高，但由于由粗徑纖網(wǎng)構(gòu)成的相對疏松下層結(jié)構(gòu)的存在，其涂覆液漏膠現(xiàn)象明顯。不論水刺、熱軋壓延成型還是直接熱軋壓延成型的膜支撐體都具有較好的光滑度和物理機(jī)械性能，特別是水刺、熱軋壓延成型的膜支撐材料具有較高的物理機(jī)械性能、層間結(jié)合力和防涂覆液滲漏性能。表1實施例和對比例分離膜支撐體的性能項目實施例1實施例2實施例3對比例1克重(g/m2)65.065.065.065.0涂覆面平滑性(Sec)18.819.120.619.0縱向強(qiáng)力(N/5mm)132.1165.7106.7175.8橫向強(qiáng)力(N/5mm)73.886.662.390.2內(nèi)部結(jié)合強(qiáng)度(J/m2)172.5198.7109.5202.3下層(非涂覆面)滲透性O(shè)OO×最后應(yīng)說明的是：以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，但是凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3