本發明專利技術提供了一種過濾膜，其具有包括長絲(400，410)的支撐結構，并涂布有涂料以產生聚合物膜層。所述長絲中的一些或全部包含在所述涂料的溶劑中可溶或可溶脹的第二聚合物。所述支撐結構可由紗編織。一個或多個紗(400)可包括含有所述第二聚合物的長絲。在一個實例中，編織的管狀支撐件涂布有基于在NMP中的PVDF的涂料。編織物的紗中的一些或全部由雙組分芯-鞘PET-PVDF長絲制得。在編織物中的紗的4％那樣少由所述雙組分長絲制得的情況下，膜的剝離強度和拉引力相對于完全由PET紗制得的編織物得以改進。在實驗實例中，制得不可剝離的復合材料膜。所述膜可用于例如水或廢水過濾應用。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有可相容的編織的支撐長絲的復合材料中空纖維膜
本說明書涉及過濾膜。
技術介紹
如下討論并非承認以下討論的任何內容是本領域技術人員的常識或背景知識。Mahendran等人的美國專利號5,472,607描述了一種包括編織的管狀支撐件的中空纖維膜，聚合物的不對稱半透膜涂布于所述編織的管狀支撐件的外表面上。編織的支撐件中的空隙足夠小，以抑制形成涂料的膜的顯著滲透。聚合物膜在編織物的橫截面積的外部的小于33％上延伸。在一個實例中，玻璃纖維的管狀編織物涂布有聚偏二氟乙烯(PVDF)在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的涂料。編織物具有1.0mm的內徑和1.5mm的外徑。完全微濾(MF)膜具有1.58mm的外徑。Mahendran等人的美國專利號6,354,444描述了承載于管狀編織物上的微濾(MF)或超濾(UF)膜。描述了優選編織物的各種物理特性。編織物可例如由聚酯或尼龍制得。在比較測試中，據發現，當在充氣浸入式微濾組件中使用時，由涂布于聚酯編織物上的在NMP中的PVDF涂料制得的膜相比于具有玻璃纖維編織物的膜更少破裂。通常如美國專利號6,354,444中描述的膜在由GE水和處理技術公司(GEWaterandProcessTechnologies)銷售的ZeeWeed膜組件中使用。最初由澤能環保公司(ZenonEnvironmentalInc.)開發的這些組件可能是迄今制得的用于膜生物反應器(MBR)中的最成功的浸入式膜產品。然而，盡管膜不破裂，但這些膜仍然偶爾遭受當膜涂層在嚴苛操作條件中從編織的支撐件上剝離時所發生的破壞。這些層離破壞特別地在高應力點處發生，在所述高應力點處，膜進入樹脂灌封塊(pottingblock)中。盡管纖維不破裂，但層離導致膜的排斥能力的破壞。在美國專利No.7,807,221中，Shinada等人試圖通過在兩個分開的涂布層中施用膜材料而在膜材料與支撐編織物之間提供增加的粘合。在美國專利號7,909,177中，Lee等人試圖通過在編織物中應用細長絲，并將穩定劑添加至膜涂料中以避免在接近膜與編織物的界面處形成大的大空隙孔穴，從而增加剝離強度。
技術實現思路
如下介紹旨在為讀者介紹詳細描述，不限制或限定任何所要求保護的專利技術。本說明書描述了一種用于過濾膜的可選擇的支撐結構。所述支撐結構包括長絲。所述支撐結構涂布有聚合物膜層，以制備支撐膜。所述聚合物膜層不完全滲透通過所述支撐結構。所述支撐結構的長絲中的一些或全部包含聚合物，所述聚合物在用于制備鑄膜聚合物溶液(或者稱為涂料)的膜層聚合物的溶劑中可溶或可溶脹。所述膜可用于任意過濾應用中，包括例如飲用水過濾、膜生物反應器中的三級過濾或混合液過濾。膜可支撐于編織的支撐件或織造支撐件上，所述編織的支撐件或織造支撐件具有第一支撐聚合物和一個或多個載體或紗，所述一個或多個載體或紗包括具有第二支撐聚合物的長絲。所述第二支撐聚合物在膜涂料的溶劑中可溶或可溶脹。所述第二支撐聚合物也優選具有對成膜聚合物的高親和力。任選地，所述第二支撐聚合物可與所述成膜聚合物相同。任選地，一個或多個載體或紗可基本上完全由包括第二支撐聚合物的長絲組成。包括第二支撐聚合物的長絲可為第二支撐聚合物與第一支撐聚合物或第三支撐聚合物的雙組分長絲。所述支撐件不完全嵌入膜聚合物層中。詳細描述描述了一種編織物支撐的中空纖維膜作為一個例子。聚酯(PET)由于其高拉伸強度而用于制備編織的支撐件。聚偏二氟乙烯(PVDF)由于其優良的耐化學性而用于膜層。通過用基于在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的PVDF的涂料涂布編織物而制得膜層。然而，PVDF具有對聚酯的低粘合性，且編織物不完全嵌入膜層中。當用由包含PVDF的長絲制得的紗代替PET紗時，膜的剝離強度改進。編織物的橫截面積的超過一半由PET制得，因此膜保持足夠的拉伸強度。然而，用PET/PVDF芯-鞘長絲的紗替代編織物中的紗的4％那樣少提供不可剝離的膜。不旨在受限于任何特定的理論，剝離強度的改進顯示為基于兩種機理。首先，PVDF長絲具有對PVDF基涂料的高親和力，這引起涂料沿著具有包含PVDF的長絲的紗增加地滲透至編織物中，或者在具有包含PVDF的長絲的紗中增加地滲透至編織物中。第二，當PVDF長絲暴露于NMP時，PVDF長絲部分或完全溶解，這將滲透的涂料錨固于支撐結構中。附圖說明圖1為膜的橫截面的示意性表示。圖2為圖1的膜的一部分的放大圖。圖3為沿著用于制備中空纖維膜的涂布噴嘴的縱軸的橫截面圖。圖4為由PET-PVDF芯-鞘長絲制得的紗的部分的橫截面的掃描顯微照片。圖5至10為編織的支撐件的示意性表示，其中紗中的一些或全部已用由PET-PVDF芯-鞘長絲制得的一個或多個紗代替。圖11為涂布于具有PET紗和PET-PVDF紗共混物的管狀編織物上的中空纖維膜的一部分的掃描顯微照片。具體實施方式圖1顯示了支撐膜10的示意性橫截面。膜10具有支撐結構12和聚合物膜層14。膜層14包括通常位于支撐結構12的頂部上的上部區域16。任選地，膜層14也可具有位于支撐結構12內的滲透區域18。滲透區域18如果存在的話可延伸通過支撐結構12的整個厚度，但優選延伸通過支撐結構的厚度的一半或更少。圖1中的膜10為中空纖維膜，其通常具有約3mm或更小的外徑。其他膜10可為平坦片材或管的形式，所述管通常具有約5mm或更大的直徑。圖2顯示了膜10的橫截面的部分的放大。支撐結構12限定外表面226和內表面227。表面226、227兩者均為不規則的和破碎的，并具有朝向通過支撐結構12的孔穴或通道的開口。支撐件12可為約0.1mm至約0.5mm之間厚。膜10的上部區域16可為約50微米至230微米之間厚。在中空纖維膜的情況中，內表面227可限定膜10的內腔或孔，所述內腔或孔可具有約0.25mm至2.3mm之間的標稱直徑，支撐結構12的外徑可為約0.6mm至約2.5mm之間。支撐結構12由長絲228組成。任選地，這些長絲可聚集在一起成紗230。紗230可例如通過編織而聚集在一起成片材或管。如本文所用，術語“編織的”和相關術語包括針織的結構和織造結構以及它們的相關術語。或者，支撐結構12可由長絲228直接組成，如在例如非織造基材(如針刺、紡粘或熔噴基材)中那樣。在中空纖維膜的情況中，編織的管可由以約5至100緯數/英寸之間編織的約16至96個紗或端部制得。空間或空隙存在于相鄰或交叉長絲228之間或紗230之間(如果長絲228在紗230中設置)的支撐結構12的外表面226上。空隙可具有面積類似于直徑為約10微米至100微米之間的圓形開口的中值或平均面積。可調節所述范圍以適應膜涂料。然而，尺寸小于10微米的空隙可妨礙通過膜的滲透通量。尺寸大于100微米的空隙可允許過量的涂料滲透，這可導致膜內腔被堵塞或厚的膜層14。厚的膜層14消耗過量的膜涂料，也可導致降低的通量。大的空隙也往往與存在更少的長絲228一致，這可降低支撐結構12與膜層14之間的粘合。在圖2中，膜層14為不對稱的，且整體表皮234在支撐區域235上。表皮234為薄層，所述薄層為致密的或具有限定膜10的過濾范圍的小孔穴。標稱孔穴尺寸可為例如尺寸約10nm至1微米之間，且一些孔穴大于和小于所述標稱尺寸。支撐區域可含有大空隙2本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種形成膜的方法，其包括如下步驟，a)將多個紗編織成支撐結構；b)用包含成膜聚合物和溶劑的涂料涂布所述支撐結構；以及，c)凝固所述涂料以在所述支撐結構上形成膜層；其中，d)所述支撐結構包含第一聚合物；且e)所述紗中的一個或多個包括含有第二聚合物的長絲，所述第二聚合物在所述溶劑中可溶或可溶脹。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.03.09 US 13/4164071.一種浸入式膜組件，其包括編織物支撐的中空纖維膜，所述膜包括編織的支撐層和膜層，所述膜層包括PVDF，所述支撐層包括由包含PVDF的長絲制得的紗，所述支撐層還包括聚酯紗。2.根據權利要求1所述的浸入式膜組件，其特征在于，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：K維茲瓦迪，AG波什蓋，ZA菲克特，M馬沙爾，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：美國;US
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。