一种反渗透膜支撑材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及过滤材料技术领域，提供了一种反渗透膜支撑材料，由自上而下依次设置的表层、中层和底层经热压处理制得；所述表层和底层为纺粘非织造材料层；所述纺粘非织造材料层采用热塑性聚合物纺粘长丝制成；所述中层为聚合物纳米纤维膜。本发明专利技术采用三层复合结构，底层提供力学支撑；中层的纳米纤维较细小，夹在纺粘纤维层之间，起到调节纤维网孔径的作用，孔径分布更窄，形成一层膜状致密层，可以有效防止制备反渗透膜时发生的聚合物溶液的渗漏；表层用于稳固中层和协调整体性能。本发明专利技术既提升了反渗透膜支撑材料的综合机械强度，又加强了整体防渗漏性能，且将纺粘技术和纳米纤维制备技术有机结合，方法简单可控，可批量生产。

A Supporting Material for Reverse Osmosis Membrane and Its Preparation Method

The invention relates to the technical field of filtering materials, and provides a reverse osmosis membrane supporting material, which is prepared by hot pressing the surface, middle and bottom layers arranged in turn from top to bottom; the surface and bottom layers are spun-bonded nonwovens; the spun-bonded nonwovens layer is made of thermoplastic polymer spun-bonded filaments; and the middle layer is a polymer nanofibre membrane. The invention adopts a three-layer composite structure, the bottom layer provides mechanical support; the middle layer of nanofibers is small, sandwiched between the layers of spunbonded fibers, plays the role of adjusting the pore size of the fiber mesh, the pore size distribution is narrower, forming a film-like compact layer, which can effectively prevent the leakage of polymer solution occurring in the preparation of reverse osmosis membranes; the surface layer is used to stabilize the middle layer and adjust the properties of the polymer. The invention not only improves the comprehensive mechanical strength of the reverse osmosis membrane support material, but also strengthens the overall anti-seepage performance, and organically combines the spinning-bonding technology and nano-fiber preparation technology. The method is simple and controllable, and can be produced in batches.

【技术实现步骤摘要】
一种反渗透膜支撑材料及其制备方法
本专利技术属于过滤材料
，具体涉及一种反渗透膜支撑材料及其制备方法。
技术介绍
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，是反渗透技术的核心构件。反渗透能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，同时允许水分子通过，经反渗透系统得到的水质好，具有耗能低、无污染、操作简便等优点。由于单纯的膜结构很脆，强度不足，研发人员在制备反渗透膜时常采用复合结构，例如由脱盐分离层、聚砜支撑层和无纺布支撑层共同组成的反渗透膜(图1)，其中，脱盐分离层用于脱盐，将溶液里的溶质有效分离开来；聚砜支撑层保证进水可以在膜页间的流动，增强进水的流体力学状态；无纺布支撑层用来支撑整个反渗透膜，提供强度，提高整体的机械性能和抗压性能。反渗透膜整体上应具有以下特点：在高流速下具有高效脱盐率；具有较高机械强度和使用寿命；能在较低操作压力下发挥功能；能耐受化学或生化作用的影响；受pH值、温度等因素影响较小；制膜原料来源容易，加工简便，成本低廉。为了满足上述各项要求，在反渗透膜中，无纺布支撑层的制备格外关键，现有技术中已有的制备方法制备的无纺布支撑层也存在着各种各样的问题：如采用纺粘法制备得到的支撑层，虽然连续纤维成型的纤网强度高，不易起毛，但是由于纤维过长、表面孔径较大，导致支撑层厚度变大，不能满足反渗透膜薄型化的要求；另外纺粘法制备的无纺布支撑层还容易产生严重的渗漏问题，进行高分子聚合物溶液流延时会产生有些地方过度渗透而透印，污染制膜装备；而采用湿法制备过程中，为了获得匀度较好的材料，需要将纤维直径(D)和纤维长度(L)的比例(L/D)设定在一定的范围内，这样必须将纤维长度缩短，纤维缩短会引起无纺布的强度降低，同时还存在纤网表面起毛、平滑度降低、产生纤维缠绕分散性差的现象。因而，上述方法制备得到的支撑材料，其性能已不能够满足反渗透膜薄层化和高功能性的综合要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种反渗透膜支撑材料，该支撑材料由自上而下依次设置的表层、中层和底层经热压一体化制得，简便易得，所述支撑材料具有厚度薄、匀度好、能够有效防止聚合物铸膜液渗漏的特点。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种反渗透膜支撑材料，所述反渗透膜支撑材料由自上而下依次设置的表层、中层和底层经热压处理制得；所述表层和底层为纺粘非织造材料层；所述纺粘非织造材料层采用热塑性聚合物纺粘长丝制成；所述中层为聚合物纳米纤维膜。优选的，所述热塑性聚合物包括聚酯、聚酰胺、聚乳酸、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚和醋酸纤维素中的一种或多种。优选的，所述聚合物纳米纤维膜中的聚合物包括聚酯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚乳酸、醋酸纤维素、聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或多种。优选的，所述支撑材料的表观密度为0.75～0.95g/cm3，厚度为35～80μm，表面层平滑度为20～30s，克重为40g/m2～70g/m2。本专利技术提供了上述技术方案所述反渗透膜支撑材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将热塑性聚合物进行熔融纺丝，得到纺粘长丝，将纺粘长丝进行分丝铺网，得到纺粘非织造材料层作为底层；(2)采用静电纺丝或溶液喷射纺丝的方法在步骤(1)所述底层表面纺制聚合物纳米纤维膜作为中层；(3)将热塑性聚合物进行熔融纺丝，得到纺粘长丝，将纺粘长丝在中层表面进行分丝铺网，得到纺粘非织造材料层作为表层，得到层状材料；(4)将步骤(3)得到的层状材料进行热压处理，得到反渗透膜支撑材料。优选的，所述步骤(1)的底层中纺粘长丝的直径为7～30μm，克重为25～40g/m2；所述步骤(3)的表层中纺粘长丝的直径为7～20μm，克重为10～20g/m2。优选的，当所述步骤(2)采用静电纺丝法时，所述静电纺丝用纺丝溶液的浓度为8～20wt％，所述静电纺丝的电压为5KV～30KV，接收距离为5～25cm。优选的，当所述步骤(2)采用溶液喷射纺丝法时，所述溶液喷射纺丝用纺丝溶液的浓度为8～20wt％，所述溶液喷射纺丝的牵伸风压为0.2～0.6MPa，接收距离为50～120cm。优选的，所述步骤(2)中聚合物纳米纤维膜的克重为2～10g/m2，所述聚合物纳米纤维膜中纳米纤维的直径为50～900nm。优选的，所述步骤(4)中热压处理的热压温度比中层的聚合物纳米纤维膜的熔点低20～60℃，所述热压的压力为500～750N/cm。有益效果：本专利技术提供了一种反渗透膜支撑材料，所述支撑材料由自上而下依次设置的表层、中层和底层经热压处理制得；所述表层和底层为纺粘非织造材料层；所述纺粘非织造材料层采用热塑性聚合物纺粘长丝制成；所述中层为聚合物纳米纤维膜。本专利技术采用的原料来源广泛，成本低廉；本专利技术采用三层复合结构，分别为提供主要力学支撑的底层、防止铸膜液渗透的中层、稳固中层和协调支撑材料整体性能的表层；三层复合结构既提升了反渗透膜支撑材料的综合机械强度，又加强了整体防渗透性能，实用性好。本专利技术采用聚合物纳米纤维膜作为中层，中层的纳米纤维较细小，夹在纺粘纤维层之间，起到调节纤维网孔径的作用，孔径分布更窄，形成一层膜状致密层，可以有效防止聚合物溶液的渗漏；此外，表面层为纺粘纤维层，纤维较长，可以有效改善纳米纤维中间层纤维较短引起的纤网表面起毛，平滑度较低，强度较差的缺点，本专利技术实现了更薄纳米纤维膜的情况下满足防止聚合物铸膜液渗漏的要求，经热压处理后形成的支撑材料孔径分布均匀。实施例结果表明，本专利技术提供的反渗透膜支撑材料，其表面表观密度为0.75～0.95g/cm3，厚度为35～80μm，表面层平滑度为20～30s，克重为40g/m2～70g/m2，可进行批量生产，产品质量稳定可靠。本专利技术提供的反渗透膜支撑材料制备方法，将纺粘技术和纳米纤维制备技术有机结合，方法简单可控，可批量生产。附图说明图1为聚砜作为支撑层的反渗透膜片结构示意图；图2为本专利技术反渗透膜支撑材料的结构示意图；图3为本专利技术采用湿法成网方法制备聚合物纳米纤维膜的流程示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种反渗透膜支撑材料，所述反渗透膜支撑材料由自上而下依次设置的表层、中层和底层经热压处理制得，结构示意图如图2所示；所述表层和底层为纺粘非织造材料层；所述纺粘非织造材料层采用热塑性聚合物纺粘长丝制成；所述中层为聚合物纳米纤维膜。本专利技术所述反渗透膜支撑材料的表层和底层为纺粘非织造材料层；所述纺粘非织造材料层采用热塑性聚合物纺粘长丝制成。在本专利技术中，所述表层和底层独立地采用的热塑性聚合物优选包括聚酯、聚酰胺、聚乳酸、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚和醋酸纤维素中的一种或多种。在本专利技术的具体实施例中，可以采用一种或多种热塑性聚合物配合使用，本专利技术优选采用共熔点＞160℃的热塑性聚合物的混配物作为表层和底层的原料，更优选使用共熔点为180～300℃的热塑性聚合物的混配物。在本专利技术的具体实施例中，例如可采用纺丝级PET和/或纺丝级PA6作为表层和底层的热塑性聚合物原料。本专利技术限定热塑性聚合物的共熔点的目的是择优选取热塑性聚合物，有利于后面热压处理的成型，本领域技术人员可根据本专利技术提供的优选的热塑性聚合物原料结合共熔点温度的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反渗透膜支撑材料，其特征在于，所述反渗透膜支撑材料由自上而下依次设置的表层、中层和底层经热压处理制得；所述表层和底层为纺粘非织造材料层；所述纺粘非织造材料层采用热塑性聚合物纺粘长丝制成；所述中层为聚合物纳米纤维膜。

【技术特征摘要】
1.一种反渗透膜支撑材料，其特征在于，所述反渗透膜支撑材料由自上而下依次设置的表层、中层和底层经热压处理制得；所述表层和底层为纺粘非织造材料层；所述纺粘非织造材料层采用热塑性聚合物纺粘长丝制成；所述中层为聚合物纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述反渗透膜支撑材料，其特征在于，所述热塑性聚合物包括聚酯、聚酰胺、聚乳酸、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚和醋酸纤维素中的一种或多种。3.根据权利要求1所述反渗透膜支撑材料，其特征在于，所述聚合物纳米纤维膜中的聚合物包括聚酯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚乳酸、醋酸纤维素、聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述反渗透膜支撑材料，其特征在于，所述支撑材料的表观密度为0.75～0.95g/cm3，厚度为35～80μm，表面层平滑度为20～30s，克重为40g/m2～70g/m2。5.权利要求1～4任一项所述反渗透膜支撑材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将热塑性聚合物进行熔融纺丝，得到纺粘长丝，将纺粘长丝进行分丝铺网，得到纺粘非织造材料层作为底层；(2)采用静电纺丝或溶液喷射纺丝的方法在步骤(1)所述底层表面纺制聚合物纳米纤维膜作为中层；(3)将热塑性聚合物进行熔融纺丝，得到纺粘长丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄旭品，程博闻，康卫民，章高凯，徐先林，石磊，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12