[发明专利]支撑材料和半透膜复合材料

说明书

本发明提供了一种支撑材料和半透膜复合材料。该支撑材料包括主体纤维，支撑材料具有沿厚度方向相对设置的涂覆面和非涂覆面，沿厚度方向，自涂覆面至支撑材料厚度的1/5～1/3处的支撑材料的主体纤维的截面长径为R₁，自非涂覆面至支撑材料厚度的1/5～1/3处的支撑材料的主体纤维的截面长径为R₂，R₁＜R₂。涂覆面和非涂覆面的主体纤维的截面长径的差异使非涂覆面孔隙率较低、表面密度更大，同时具有更强的粘合强度，使其比涂覆面具有更高的强度，从而可以抵消涂覆面涂覆聚合物溶液后在形成半透膜过程中产生的应力，有效地缓解甚至消除了翘曲现象的发生。涂覆面具备较高的孔隙率，使半透膜与支撑材料之间形成足够强大的作用力。

技术领域

本发明涉及膜材料技术领域，具体而言，涉及一种支撑材料和半透膜复合材料。

背景技术

在海水淡化、饮用水深层次净化、生活污水处理、药物浓缩、血液透析、食品浓缩等领域，半透膜作为一种高效的过滤材料，以其更高的效率和更低的使用成本，逐渐受到越来越多的关注、应用和推广。半透膜一般由纤维素类树脂、聚酯类树脂、聚砜类树脂、聚酰胺类树脂、氟树脂等合成树脂构成，这些材料作为半透膜使用时本体强度较低，难以在半透膜的额定工作条件下长期稳定工作，无法单独使用。作为解决方案，半透膜在使用时需要支撑材料提供强度，即将其与作为支撑材料的无纺布复合在一起的方式使用。

美国专利US6919026B2公开了一种反渗透膜支撑材料的制备方法，该发明专利利用化纤和常规造纸方法，包括圆网、长网、斜网的方式，来制备支撑材料。该专利虽然提出了一种反渗透膜支撑材料的方法，但是未解决支撑材料实际使用过程中的诸多问题，比如热处理后容易翘曲的问题。具体地，半透膜支撑材料一侧涂覆由聚合物形成的半透膜膜层，经过后续加工，使得所形成的复合材料具备一定程度的分离能力，最终成为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等中的一种。一般情况下，半透膜膜层制备时需要先将聚合物溶解于溶剂中配制成一定浓度的溶液，然后涂覆于支撑材料表面，经过凝固浴凝固然后除去溶剂。溶剂挥发产生应力集中，而聚合物在凝固浴中从溶剂中析出在支撑材料表面形成半透膜膜层时，也会在其涂覆面那一侧产生应力集中。这种应力集中会最终导致膜产生翘曲，严重时会发生卷曲，显然这种翘曲对于生产过程和使用都是不利的。

中国专利CN 103429327B公开了一种膜的支撑体，该专利采用上下两层结构拉伸比不同的片层共同热压的方式制备出的半透膜支撑材料，可避免涂覆聚砜溶液后会产生中间翘曲的现象。虽然该专利利用上下两层结构不对称处理的方式尝试解决了涂覆聚砜溶液后产生翘曲的现象，但这是通过提前让支撑材料产生涂覆面相反方向的翘曲来负作用涂覆面翘曲现象，即支撑材料在未涂覆时本身就具有翘曲，在下一步加工时由于翘曲同样会带来诸多问题。此外，也并未有效解决其中一层拉伸比过大的问题，影响最终产品的强度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种支撑材料和半透膜复合材料，以解决现有技术中半透膜支撑材料在热处理后容易翘曲的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种支撑材料，支撑材料包括主体纤维，支撑材料具有沿厚度方向相对设置的涂覆面和非涂覆面，沿厚度方向，自涂覆面至支撑材料厚度的1/5～1/3处的支撑材料的主体纤维的截面长径为R₁，自非涂覆面至支撑材料厚度的1/5～1/3处的支撑材料的主体纤维的截面长径为R₂，R₁＜R₂。

进一步地，上述R₁在6～14μm之间。

进一步地，上述R₂在7～20μm之间。

进一步地，上述支撑材料还包括分布在主体纤维之间的粘合剂纤维；优选主体纤维的熔融温度高于粘合剂纤维的熔融温度。

进一步地，上述主体纤维和粘合剂纤维各自独立地选自聚酯纤维、聚烯烃纤维、聚酰胺纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维中的一种或多种的组合纤维。