一种水气传递膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于膜材料技术领域。本发明专利技术提供了一种水气传递膜，包含微孔基材和选择层；微孔基材为聚烯烃微孔膜；选择层的原料包含重量比为1～6:4～19的磺酸单体和双官能团丙烯酸单体。本发明专利技术还提供了一种水气传递膜的制备方法，将包含磺酸单体、双官能团丙烯酸单体、引发剂的水溶液涂布在微孔基材的表面，固化后形成基本无孔的选择层。本发明专利技术制备过程中基本无VOCs污染，制备的水气传递膜可水洗，在水洗后保持稳定的水气传递效率，水蒸气透过率不低于12000GPU，水气/二氧化碳的选择性大于50，能够应用于新风系统的焓交换部件。应用于新风系统的焓交换部件。

【技术实现步骤摘要】
一种水气传递膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜材料
，尤其涉及一种水气传递膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]良好的通风条件是维持建筑内部空气质量的必要手段。然而在炎热或寒冷季节，室内因致冷或采暖而产生适宜的温度，此时通风将引起巨大的能量损失。新风系统焓交换部件则是一种能够回收进气与排气之间的热焓的装置，同时还能调节室内空气湿度，已成为新风系统中的重要部件。
[0003]焓交换部件中，用于焓交换的材料为水气传递膜，具有如下功能：(1)有效阻隔进气和排气之间的空气(主要是氮气、氧气、二氧化碳、VOCs等)，避免进气和排气的混合；(2)高的水气传递效率，实现进气和排气之间的潜热交换；(3)较低的厚度，提高进气和排气之间的显热交换和潜热交换。此外，具有商业价值的水气传递膜还需具备高强度、低成本等特性，以便进一步扩大客户需求。
[0004]当前用于新风系统中的水气传递膜主要为特种纸。水气传递膜经长期使用后容易沾污并影响水气传递效率，然而特种纸不可用水清洗，因此需要及时更换焓交换部件，导致较高的维护成本。因此，需要开发高耐水性、可水洗的聚合物水气传递膜。与单层的纸质水气传递膜不同，用于聚合物水气传递膜的通常分为2层，底部为支撑和透气功能的微孔基材，上部为分离层。微孔基材可选用具有亚微米孔径、高孔隙率的材料，如微滤膜、超滤膜、拉伸微孔膜等等。分离层材料主要采用溶剂蒸发工艺形成微米厚度的亲水性聚合物层，常见的有聚乙烯醇
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吸湿性无机盐复合物、磺化树脂(磺化聚醚醚酮、磺化聚苯乙烯
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乙烯
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丁二烯共聚物、磺化全氟聚醚树脂)、改性纤维素、聚氧化乙烯共聚物等等。然而上述材料也存在缺陷，如聚乙烯醇
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吸湿性无机盐复合物在水洗后效率显著下降、磺化树脂价格昂贵且生产过程中存在高VOCs污染、改性纤维素的性能相对较低、聚氧化乙烯共聚物生产过程中存在高VOCs污染，性能随时间劣化。
[0005]因此，针对现有技术中水气传递膜不可水洗，长期使用影响水气传递效率，分离层材料性能低以及生产过程存在高VOCs污染的问题，开发一种可水洗的水气传递膜，水洗后保持稳定的水气传递效率，以便更好的应用于焓交换部件，降低新风系统的维护成本，具有重要的意义和应用价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的不足提供一种水气传递膜及其制备方法。
[0007]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：
[0008]本专利技术提供了一种水气传递膜，包含微孔基材和选择层；所述选择层的原料包含重量比为1～6:4～19的磺酸单体和双官能团丙烯酸单体；所述选择层的厚度为0.2～5μm。
[0009]作为优选，所述微孔基材为聚烯烃微孔膜，所述聚烯烃微孔膜的孔隙率为30～60％，聚烯烃微孔膜的孔径为0.02～0.2μm，聚烯烃微孔膜的厚度为6～45μm。
[0010]作为优选，所述磺酸单体为乙烯基磺酸、乙烯基磺酸钠、对苯乙烯磺酸和对苯乙烯磺酸钠中的一种或几种。
[0011]作为优选，所述双官能团丙烯酸单体为乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。
[0012]本专利技术还提供了一种水气传递膜的制备方法，包含如下步骤：
[0013]将去除气泡后的铸膜液涂布在微孔基材的表面后顺次进行干燥、固化处理，得到水气传递膜；
[0014]所述铸膜液包含磺酸单体、双官能团丙烯酸单体、引发剂和水。
[0015]作为优选，所述引发剂为过硫酸钾、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸和偶氮二异丙基咪唑啉中的一种或几种，所述铸膜液由磺酸单体、双官能团丙烯酸单体、引发剂和水混合得到，所述混合的温度为5～50℃。
[0016]作为优选，所述磺酸单体和双官能团丙烯酸单体的质量和在铸膜液中的质量分数为2.5～10％，所述引发剂在铸膜液中的质量分数为0.05～0.5％。
[0017]作为优选，所述去除气泡的方式为真空脱泡或静置；所述真空脱泡的真空度为
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0.06～
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0.09MPa，真空脱泡的时间为3～10min；所述静置的时间为20～100min。
[0018]作为优选，所述涂布的方式为凹版涂布、微凹版涂布和狭缝涂布中的一种或几种，涂布的速度为5～100m/min。
[0019]作为优选，所述干燥的温度为60～80℃，干燥的时间为1～5h；所述固化的方式为紫外光固化，所述紫外光固化的波长为320～360nm，紫外光固化的功率为50～200W/m2，紫外光固化的时间为1～10min。
[0020]本专利技术的有益效果包括以下几点：
[0021]1)本专利技术的水气传递膜通过原位聚合在分离层中引入高亲水性的磺酸，实现高效的水气传递；同时具有交联结构，可在高湿度甚至液态水中保持稳定，具有长期稳定的水气传递功能。
[0022]2)与聚乙烯醇
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吸湿性无机盐复合物相比，本专利技术的水气传递膜在水洗后能够保持稳定的水气传递效率；与磺化聚合物、改性纤维素、聚氧化乙烯共聚物等溶剂型聚合物相比，本专利技术的制备方法基本无VOCs污染。本专利技术制备的水气传递膜可水洗，在水洗后保持稳定的水气传递效率，水蒸气透过率不低于12000GPU，水气/二氧化碳的选择性大于50，能够应用于新风系统的焓交换部件，降低新风系统的维护成本。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种水气传递膜，包含微孔基材和选择层；所述选择层的原料包含重量比为1～6:4～19的磺酸单体和双官能团丙烯酸单体。
[0024]本专利技术所述磺酸单体和双官能团丙烯酸单体的重量比优选为2～5:5～17，进一步优选为3～4:7～15。
[0025]本专利技术所述选择层的厚度优选为0.2～5μm，进一步优选为0.5～4μm，更优选为1.2～3μm。
[0026]本专利技术所述选择层的水气传递效率受溶解度和水气扩散速率的制约。为保证高效的水气传递效率，应当尽可能地降低选择层的厚度。然而水气传递膜需要阻隔有害二氧化
碳等气体的传递，应当提高选择层的厚度。为了平衡水气传递效率和有害气体传递效率，本专利技术控制选择层的厚度为0.2～5μm。
[0027]本专利技术所述微孔基材优选为聚烯烃微孔膜，所述聚烯烃微孔膜的孔隙率优选为30～60％，进一步优选为35～55％，更优选为40～50％；聚烯烃微孔膜的孔径优选为0.02～0.2μm，进一步优选为0.08～0.17μm，更优选为0.12～0.15μm；聚烯烃微孔膜的厚度优选为6～45μm，进一步优选为15～37μm，更优选为20～30μm。
[0028]本专利技术所述微孔基材为选择层提供支撑作用。当微孔基材的孔径过高时，选择层容易出现气孔，不利于阻隔有害气体；微孔基材的孔隙率越高、厚度越薄，有利于提高水气传递效率；需要综合考虑工艺、水气传递效率、成本等因素，选择合适的微孔基材的材质、孔径、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水气传递膜，其特征在于，包含微孔基材和选择层；所述选择层的原料包含重量比为1～6:4～19的磺酸单体和双官能团丙烯酸单体；所述选择层的厚度为0.2～5μm。2.根据权利要求1所述的水气传递膜，其特征在于，所述微孔基材为聚烯烃微孔膜，所述聚烯烃微孔膜的孔隙率为30～60％，聚烯烃微孔膜的孔径为0.02～0.2μm，聚烯烃微孔膜的厚度为6～45μm。3.根据权利要求1或2所述的水气传递膜，其特征在于，所述磺酸单体为乙烯基磺酸、乙烯基磺酸钠、对苯乙烯磺酸和对苯乙烯磺酸钠中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的水气传递膜，其特征在于，所述双官能团丙烯酸单体为乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。5.权利要求1～4任意一项所述的水气传递膜的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：将去除气泡后的铸膜液涂布在微孔基材的表面后顺次进行干燥、固化处理，得到水气传递膜；所述铸膜液包含磺酸单体、双官能团丙烯酸单体、引发剂和水。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐意，
申请(专利权)人：杭州瑞酷新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：