[发明专利]一种复合透湿膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体初始及气体全热交换领域，具体涉及一种复合透湿膜及其制备方法。

背景技术

在现有技术中，为了实现气体除湿或气体之间的全热交换，需要使用一种同时具有透湿能力和气体阻隔能力的薄膜。以在暖通系统中使用的全热交换器为例，为同时进行显热和潜热交换，进气和排气之间的衬板部需要同时具备导热性和透湿度，在大多数情况采用以天然纸浆为主要成分的高密度纸。

为了提高原纸的透湿性和气体阻隔性能，生产厂家会在原纸中添加各种吸湿剂和填料。纸质材料属于多孔材质，其致密性和气体阻隔性能有限，在使用过程中易发生性能衰退，所以在纸质材料之外还出现了以有机聚合物充当选择分离层的透湿膜。

例如，中国专利CN201310041806.0中提出了一种由功能层和支持层组成的复合膜，其功能层包括高聚物、抗菌添加剂和吸湿剂。中国专利CN201310042680.9中则提出了由活性层、第一支撑层和第二支撑层组成的复合膜，其活性层同样由高聚物和吸湿剂组成。中国专利CN201010286229.8和CN201310265204.3中提出了由致密皮层和支撑层组成的非对称膜。中国专利CN201480034936.4提出了由多孔质片和极细纤维部组成的薄膜，其极细纤维部进行了浸渍或者涂敷透湿性物质的处理，并使其具有水不溶性。

从结构上看，以上专利所提出复合膜的致密层或活性层均为薄层且位于复合膜的外表面，这使得致密层容易受到机械损伤。由于有机聚合物为亲水性材料，在湿度变化的环境中作为表层材料使用时还会有老化、应力开裂、吸湿溶胀、从多孔层剥离等可能。

从配方上看，上述专利为提高致密的聚合物功能层的透湿性能采取的方法有：增加功能层中聚合物亲水基团的比例；使用无机不溶性填料；使用吸湿剂。在实际使用中，这些方法各有缺点：增加功能层中聚合物亲水基团的比例会大幅度降低复合膜的耐湿性；使用无机不溶性填料会降低膜的选择透过性；使用吸湿剂会出现吸湿剂溶出或结晶等问题，进而影响到透湿膜的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械强度高、使用寿命长的复合透湿膜，以及该复合透湿膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种复合透湿膜，其包括两多孔层和一致密层，所述致密层位于两多孔层之间，并部分渗入多孔层。

所述多孔层的厚度为8-50微米，所述致密层渗入部分的厚度为0.5-35微米，非渗入部分的厚度为1-10微米。

所述多孔层经过亲水改性处理或是含有40%以上重量的亲水性材料；所述致密层含有60%-99%重量的亲水有机聚合物以及1%-40%的水溶性小分子有机物。

所述亲水有机聚合物经过交联或接枝改性，交联或接枝单体为二元醛、多元醛、二元羧酸、三元羧酸、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺中的一种或几种，而亲水有机聚合物为聚季铵盐、纤维素醚、聚醚、醋酸纤维素、脱乙酰壳多糖、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸中的一种或多种。

所述致密层还含有0.02%~2%重量的表面活性剂，所述表面活性剂为脂肪酸双酰胺环氧氯丙烷、十七烷基咪唑啉羧酸衍生物、失水山梨醇单棕榈酸酯、全氟聚醚羧酸盐、全氟聚醚磺酸盐、全氟聚醚季胺盐、全氟烷基磺酸盐、全氟烷基季胺盐、硬脂酸聚甘油脂、失水山梨醇单硬脂酸酯中的一种或几种。

所述多孔层克重为5-35克每平方米，空隙率为50%-80%，平均孔径为0.4-4微米。

所述多孔层含有15％至60％重量的聚合物纤维，纤维的平均直径大于2微米。

所述聚合物纤维为热熔性材质。

一种复合透湿膜的制备方法，其包括以下步骤：

步骤1、配置可形成致密层的铸膜液，并分别涂覆在两多孔层的一面；

步骤2、将两多孔层上涂覆的铸膜液进行表干或在两多孔层其中的一多孔层上涂覆的铸膜液进行表干；

步骤3、将两多孔层贴合，使其涂有铸膜液的面相连，施压后进行固化，即得到复合透湿膜。

所述步骤2中表干的程度为表层出现1至8微米厚度的半固化表干层或表层出现1至5微米厚度的固化表干层。

所述铸膜液的粘度为1500-2500厘泊。

所述表干方法为热风干燥、喷涂聚合引发剂、光线辐照中的一种或多种配合。

表干过程中的温度为45 -75摄氏度。

所述施压方法为根据权利要求使用带有纹路的辊轴对两多孔层进行施压，所述辊轴的纹路线宽不大于1毫米。