[发明专利]具有3维结构的薄层复合过滤材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及薄层复合过滤材料技术领域，具体地说，是一种具有3维结构的薄层复合过滤材料及其制备方法。

【背景技术】

平板膜组件是膜生物反应器应用中的一种重要结构，平板膜元件具有单位膜面积产量大，操作方便，膜的维护，化学清洗和更换比较容易(许振良，膜法水处理技术.北京，化学工业出版社，2001)。平板膜组件主要采用板框式结构，组件采用按膜、粗网支撑材料、支撑板、粗网支撑材料、膜的顺序交替组装在一起制成。其主要缺点在于由于支撑板很重，用量大增加成本，同时支撑板的厚度影响了膜组件的薄化。

许多研究用来优化膜组件的结构。中国专利公开号CN101721917A提出一种新型平板式膜元件，其支撑层采用网孔板，利用网孔板形成中空内腔作为流通通道，减轻了支撑板的重量。CN101371971A提出一种由5层材料组成的过滤膜包，其支撑层为过滤支撑网格。上述结构对支撑层进行了部分改进，但是仍然没有解决上述问题。

中国专利公开号CN102006917A提出一种间隔织物作为支撑层然后通过粘结层与过滤膜结合。间隔织物较薄，把过滤膜与支撑层直接粘结在一起形成较薄的一体式结构，同时选择的支撑层为柔性结构，可以方便的连续加工。但是对于间隔织物的形态结构没有做出说明和要求。

Desalination 250 (2010) 1078-1082，提出采用一种独特的空间织物，通过编织的方法使表面层之间连接起来，中间形成通道结构，无须通过粘结工艺将支撑层与表面层粘结起来。进一步在织物两边直接涂敷成膜。但是常规的空间织物由于表面上的孔洞很大，无法涂覆成膜。对于这种所需的特殊结构的空间织物，目前国内市场上没有相应产品，缺乏可操作性。

本发明的目的是在上述技术的基础上，利用现有工业技术，可以获得的原材料为基础，通过合适的工艺结合形成制备使用性能的过滤及分离膜产品。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有3维结构的薄层复合过滤材料及其制备方法；可以有效的降低过滤元件的厚度的同时保持过滤元件内部良好的过滤通道结构。其工艺过程为选择具有高强及内部互通结构的3D织物，进一步与无纺布层或者无纺布复合膜层进行粘合，形成具有复合支撑结构的过滤材料。对于表面复合无纺布层的过滤材料其表面可以通过采用相转化法涂膜制备出具有超薄结构的膜元件。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种具有3维结构的薄层复合过滤材料，具有五层结构，表层为无纺布层，中间为3D网布，底层为无纺布层，以及两层超薄的粘结层；表层与中间层之间采用超薄的粘结层进行粘结；中间层和底层之间采用超薄的粘结层进行粘结。

所述的粘结层采用电纺或者熔喷法制备。

所述的3D网布，也可以称为3D织物。网布的克重：100-1000(g／m²)之间，优选100-500g／m²的产品。

所述经编的3D织物的上下层结构具有对称结构，优选高表面孔，大花型的网布结构，其总厚度在1.5-5mm之间。优选2-3mm，

所述的3D网布的原料选择可以包括涤纶、锦纶、尼龙、棉质、人造丝、超细纤维、低弹丝等；优选涤纶纤维，其纤维选择50-1000旦之间。优选50-200旦之间，太粗的纤维会影响织物的厚度和强度。

所述的3D织物选择“8”字形连接方式。

一种具有3维结构的薄层复合过滤材料的制备方法，其具体步骤为：

(1)中间层选择中3D网布，3mm厚，中间支撑采用8字型编织，表面为菱形图案，网布重量300克／平方米；

(2)粘结层选择热熔性聚氨酯，采用电纺法在30kv电压下，制备0.2mm厚的电纺聚氨酯层；

(3)粘结层采用熔喷法制备EMA无纺布粘胶层，厚度为0.2mm，孔隙率约70％；

(4)表层选择表面光滑、均匀无明显大孔的PET无纺布，克重为60g／平方米；

(5)将表层、粘结层、中间层、粘结层、以及底层依次叠好，即无纺布、电纺聚氨酯布或者熔喷EMA无纺布层、3D网布、电纺聚氨酯布或者熔喷EMA无纺布层、无纺布依次叠加在一起，采用热压法，在180度下热压5秒中，然后冷却成型。