[发明专利]用于反渗透模件的聚氨酯粘合剂

说明书

本发明涉及一种粘合剂组合物，其是从以下组分制备的：第一成分，其含有：含异氰酸酯基团的预聚物，此预聚物包含第一异氰酸酯和至少一种多元醇的反应产物；和第二异氰酸酯，其是基本上不与第一异氰酸酯、至少一种多元醇和含异氰酸酯基团的预聚物反应的；以及第二成分，其含有至少两种多元醇；其中粘合剂组合物基本上不含稀释剂油和溶剂。聚氨酯粘合剂是通过将第一成分和第二成分按照1:1至1.2:1的第一成分:第二成分重量比率混合以形成混合物、并固化此混合物制备的。聚氨酯粘合剂可以用于制品中，包括半渗透膜和反渗透模件。当通过反渗透从半渗透膜过滤溶剂时，聚氨酯粘合剂能防止或减少渗透起泡。

技术领域

本发明总体涉及聚氨酯粘合剂，例如用于生产螺旋缠绕式平片膜中的聚氨酯粘合剂，所述膜可以用于反渗透、微滤、超滤和纳米过滤。聚氨酯粘合剂可以例如用于反渗透模件中。

背景

反渗透是强制溶剂从高溶质浓度区域经由聚合物半渗透膜进入低溶质浓度区域的过程。此过程是通过施加超过渗透压的压力进行的。反渗透具有许多应用，包括但不限于从海水和苦咸水分离纯水，其中海水或苦咸水在半渗透膜的一个表面上被加压，使得贫化盐的水输送穿过膜，并从低压侧获得可罐装的饮用水。反渗透的其它应用包括浓缩食品流体，例如橙汁，生产枫叶糖浆，以及生产氢气。

反渗透膜包括薄的紧密半渗透层，在这里从溶剂分离溶质；以及包括多孔载体层，其可以包含非织造织物。半渗透膜仅仅允许溶剂(例如水)从紧密层通过，同时防止溶质(例如盐离子)通过。半渗透膜可以制成螺旋缠绕式扁平片材形状，用于反渗透过滤筒中。如美国专利No.4,842,736所述，螺旋缠绕式过滤筒包含粘合剂以密封在膜中的间隙或空隙，这能防止进料流体泄漏到渗透物收集管。在一个具体实例中，如美国专利No.7,303,675所述，可以将粘合剂施用到膜的上游表面的位置，在此位置处，下游表面已经过处理以防止流过。按照过滤筒结构和/或最终用途的需要，可以将粘合剂施用到膜表面上的其它位置，例如在膜的折叠处、沿着纵向边缘或在下游表面上。

因为过滤筒经受高的水压，所以完全固化的粘合剂必须具有强度和耐久性。如果完全固化的粘合剂的硬度过低，则水的压力能引起粘合剂的粘接失效，并最终导致过滤筒的失效。但是，如果完全固化的粘合剂的硬度过高，则粘合剂可以变脆，也导致失败。粘合剂的硬度可以按照肖氏硬度标准检测，采用这种检测方式的方法是本领域公知的。完全固化的粘合剂的拉伸强度也对于粘合剂耐久性而言是重要的。粘合剂也必须能容易地穿过多孔载体层以形成强的与半渗透层之间的粘接。如果在多孔载体层和半渗透层之间没有形成强的粘合剂粘接，则半渗透层会在操作期间部分地分层，这导致形成气泡。这种现象称为渗透起泡。

如美国专利No.7,303,675所述，通过重复使用碱性清洁流体导致渗透起泡的恶化，例如氢氧化钠水溶液，其通常用于工业中。在这些条件下，商购粘合剂会断裂或起泡，这导致进料流体在侧边密封处泄漏和端部密封处泄漏(通常称为“龟裂”或“闪电形”失败)到渗透物收集管。渗透起泡也可以促进细菌生长，并会导致膜的尺寸变化，这使得难以取出和替换。

因此，需要改进目前用于反渗透模件中的粘合剂组合物。粘合剂组合物应当能穿透多孔载体层并形成与半渗透层之间的强和耐久性的粘合剂粘接，从而防止渗透起泡。固化粘合剂应当具有耐化学品性，化学品例如是碱性清洁流体。此外，这些改进应当是在不会不利影响粘合剂组合物的其它性能的情况下实现的，例如流变性、粘度和流动控制。

概述

粘合剂组合物包含：第一成分，其含有：含异氰酸酯基团的预聚物，此预聚物包含第一异氰酸酯和至少一种多元醇的反应产物；和第二异氰酸酯，其是基本上与第一异氰酸酯、至少一种多元醇和含异氰酸酯基团的预聚物不反应的；以及第二成分，其含有至少两种多元醇；其中粘合剂组合物基本上不含稀释剂油和溶剂。

聚氨酯粘合剂是通过将粘合剂组合物中的第一成分和第二成分按照1:1至1.2:1的第一成分:第二成分重量比率混合以形成混合物、并固化此混合物制备。聚氨酯粘合剂可以用于制品中，制品包括半渗透膜和反渗透模件。