具有高亲液涂层面的反渗透膜无纺布支撑体及其制备方法与流程

本发明涉及具有高亲液涂层面的反渗膜无纺布支撑体及其制备方法，属于反渗透膜支撑体。

背景技术：

1、反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，对膜一侧的料液施加压力，当压力超过料液的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向反向渗透，在膜的低压侧得到的溶剂，即渗透液；高压侧得到的溶液，即浓缩液。所以反渗透膜能够有效地去除水中的可溶盐类、胶体、微生物和有机物等。

2、反渗透膜分离技术作为一种新型高效且精密的分离技术，已成为工农业生产、科技和日常生活中不可缺少的分离方法，在化工领域的应用越来越广泛，在环保、食品、医药、电子、电力、冶金、纺织和海水淡化等领域都有应用。这项技术对于促进社会经济发展、建设资源节约型社会、保护环境乃至建设生态文明具有重要的战略意义。

3、现如今应用更广的反渗透膜种类为复合膜，复合膜的特征是主要由两种以上材料制成，它是以很薄的致密层和多孔支撑层复合而成。多孔支撑层又称基膜，起增强机械强度的作用；致密层也称表皮层，起分离作用。复合膜可以分别根据致密层和支撑层的要求选择分离性能好的材料和机械强度高的材料，所以复合膜的致密层可以做得很薄，有利于降低拖动压力，使得复合膜的分离率和透水速度都可以得到保障。

4、上述多孔支撑层制备方式一般为，将铸膜液以狭缝涂布等方法在支撑体一面形成涂层，支撑体覆盖涂层的一面为涂层面，未覆盖涂层的面为非涂层面。为了进一步增强多孔支撑层的强度，常用聚酯无纺布作为支撑体。无纺布具有良好的化学稳定性，除能被酸侵蚀外对其他各种化学试剂都有较好的防腐蚀效果。无纺布的结晶度高、结构规整，具有优良力学性能的同时，强度、硬度和弹性都比较高；突出特点是它的抗弯曲疲劳性，经过多次弯曲而无损坏痕迹；无纺布具有良好的耐热性，其制品也能在100℃以上温度下进行消毒灭菌，在不受外力的作用下150℃也不变形。

5、cn112681001a公开了一种用于反渗透膜支撑体基材的湿法无纺布及其制备方法，其原料纤维包括主体纤维、热熔纤维和多歧纤维；主体纤维的材质为pet；热熔纤维包括表层和内芯；表层的材质为改性copet，内芯的材质为pet；多歧纤维的材质为聚烯烃，通过预处理、成型、烘干、热碾的步骤制备成单层支撑体。该专利公开的无纺布选用纤维线密度为0.5-2dtex，对于涂层面来说纤维较粗会导致纤维层孔隙率较低，平整度较低，后续对铸膜效果有负面影响，涂层面的亲液性过低导致与涂层的结合强度比较差，同时容易出现死孔，所述死孔是指并不与支撑体中的其他孔隙相连通的孔，在支撑层中死孔量的提高并不能为水通量的提高作出贡献。单层支撑体结构使得支撑体双面的平滑度一致，非涂层面的平滑度过高会导致生产过程中轧光机辊面打滑，所以单层结构两面平滑度一致无法兼顾与铸膜液结合的牢固度以及防止在辊面打滑的功能。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决非涂层面与光辊接触打滑，以及涂层面亲液性差，与铸膜液形成的涂层结合不牢固的问题；本发明提出的支撑体在非涂层面不与光辊接触打滑的前提下，涂层面具有高亲液性、高平滑度以及优异的开孔率，既保证了通量性能又与涂层结合牢固。

2、本发明提出具有高亲液涂层面的反渗透膜无纺布支撑体及其制备方法：

3、包括两层结构，a层和b层；

4、所述的a层由直径5μm-7μm的pet细纤维和5μm-8μm的pet粘结纤维构成，所述的b层由直径7μm-10μm的pet细纤维和10μm-12μm的pet粘结纤维构成；

5、所述反渗透膜无纺布支撑体按如下方法制备：

6、s1.将构成a层和b层的pet纤维分别以水为介质制备成质量浓度为0.25％-0.30％的浆料；

7、s2.采用双层斜网纸机湿法成型，成型时控制浆料上网浓度为0.008％-0.02％，控制纵向、横向纤维比例为(1-2):1；

8、s3.将湿法成型后的纤维层贴紧蒸汽缸烘干定型，蒸汽缸缸面温度为110℃-140℃，蒸汽压力为0.30mpa-0.55mpa；

9、s4.烘干定型后的纤维层通过高温轧光机轧光定型，控制轧光机辊面温度为180℃-230℃，油缸压力控制在2.0mpa-5.5mpa，轧光机运行速度控制在10m/min-30m/min，控制pet纤维结晶度为48％-55％；

10、s5.采用低温等离子体气相接枝改性技术对热轧光定型后的纤维层进行亲液性改性处理，气相接枝气体为丙烯酸，接枝时间控制在3min-20min，接枝温度为60℃-80℃，接枝率为0.1％-0.5％。

11、更进一步，所述a层的克重为30g/m2-40g/m2，所述b层的克重为35g/m2-45g/m2。

12、更进一步，所述a层中pet细纤维质量分数为60％-70％，pet粘结纤维质量分数为30％-40％，所述b层中pet细纤维质量分数为60％-70％，pet粘结纤维质量分数为30％-40％。

13、更进一步，所述a层和b层的纤维长度为3mm-5mm。

14、更进一步，所述a层表面的平滑度为12s-20s，所述b层表面的平滑度为5s-10s。

15、更进一步，所述无纺布支撑体的厚度为85μm-100μm。

16、更进一步，所述a层一侧为无纺布支撑体的涂层面，b层一侧为无纺布支撑体的非涂层面。

17、更进一步，所述pet粘结纤维的粘结温度为150℃-200℃。

18、更进一步，所述a层的水接触角为0度-5度。

19、本发明的有益效果是：

20、1、本发明提供的具有高亲液涂层面的反渗膜无纺布支撑体，其中a层由直径5μm-7μm的pet细纤维和5μm-8μm的pet粘结纤维构成，通常来说，纤维细度越细，纤维比表面积越大，密实性也就越好；本发明将a层作为涂层面，pet细纤维间的密实性因为纤维更细的直径得到提升，减少了涂层液向非涂层面的渗透。

21、2、将使用了直径5μm-7μm的pet细纤维的a层作为涂层面，提高了无纺布支撑体涂层面的孔隙率，保证无纺布支撑体的涂层面形成均匀分布的小孔，降低了涂层面较大孔出现的概率，可以提高无纺布支撑体的透气性，同时避免了因涂层面较大孔造成的死孔，进而提高所制反渗透膜的通量。

22、3、在高温轧光机定型时控制无纺布支撑体结晶度在48％-55％的范围，结晶度会影响无纺布支撑体的力学性能，过高会使制得的反渗透膜产品产水量下降，分离率上升，过低则会使无纺布支撑体力学性能下降，本发明提供的结晶度范围使得无纺布支撑体兼具优异的挺度以及合理的产水量和分离率。

23、4、无纺布支撑体的平滑度和纤维直径直接挂钩，纤维直径越小，平滑度越高，反之则越低，通过控制a层和b层的纤维直径来控制无纺布涂层面与非涂层面的平滑度，相较来说，本发明a层选择更细的pet纤维，所以a层的平滑度要高于b层，将a层作为涂层面，较高的平滑度可以提高涂层的流平性和一致性，同时b层作为非涂层面，选用相对较粗的pet细纤维，使得无纺布支撑体有较好的挺度和力学性能，防止卷边或褶皱等现象的产生，并且较低的平滑度可以抑制无纺布支撑体在光辊上传动时打滑的问题，提高生产的稳定性。

24、5、本发明对作为涂层面的a层采用低温等离子体气相接枝技术改性处理，等离子体中的高能粒子轰击材料表面时传递的能量一般为几到几十电子伏，该能量超过常见化学键如碳碳单键和碳氢键等的键能，可导致这些化学键断裂，产生大量自由基，与空气接触时，自由基迅速与氧结合，转化为过氧基团，能够在室温下一定时间内相对稳定地存在，材料表面得以活化，材料表面的过氧基团在紫外光照射或受热时可重新释放出自由基，可作为接枝反应的引发剂，在与丙烯酸单体接触时，可打开单体的双键，引发接枝聚合生成亲水性聚丙烯酸接枝层，实现高分子材料表面的功能化。等离子活化处理可以在无纺布的表面引入大量的极性基团，这类基团的数量越多，无纺布表面自由能就越高，润湿性和吸水性也就越好，既保留其固有优良性能，又提升其亲液性，丙烯酸与涂层面表面的过氧基团接枝聚合，有效提高a层的亲液一致性，进而提高铸膜液涂层均匀，同时可提高涂层在相分离过程的转化效果以及涂层的开孔率，进一步有利于提升反渗透膜的通量等性能，另外对支撑体涂层面接枝改性处理可以有效提高纤维层与涂层的结合牢固强度，增加了支撑体的力学性能从而提高了反渗透膜使用压力上限。