[发明专利]改良的多层复合膜的制备

说明书

本发明涉及复合膜的制备。更具体地说，本发明涉及制备多层复合空心纤维膜的改良方法。

对于流体分离的复合多层膜的制备在本领域中是为大家所熟知的。例如，Browall等的美国专利3980456公开了通过将超薄膜分别层压到多孔载体上来制备这种多层复合物的方法。基本上具备了所述膜的流体分离性质的一层非常薄的分离层被作为中间层覆盖于多孔载体上。这个非常薄的层也可作为垫层和粘合层，外面可覆盖一保护性的、缺陷封密层。

在美国专利3874986中，Browall等人进一步公开了多层复合气体分离膜即置于多孔载体和由聚苯醚形成的外气体分离层之间的超薄的有机硅氧烷聚碳酸酯共聚物层的制备方法。在所述的美国专利3980456和3874986中公开的多层膜均是对着改良的缺陷气体分离膜制品的目标的。

在本领域中也已公开了在所制备的复合气体分离膜上存在的缺陷可通过将这种膜和通常进一步含有微量溶于其中的添加剂的挥发性溶剂相接触可得到有效的修补。这种处理描述于Bikson等人的美国专利4767422中。这种处理通常是在复合膜已被制成筒状后进行。

Cabasso等人的美国专利4702922进一步描述了这种多层复合气体分离膜的制备方法。这种膜通过在多孔载体层上形成交联的聚硅氧烷槽层和在槽层上覆盖一气体分离层而制得。

一种通过将空心纤维载体导过喷丝板的中孔来形成多层膜的方法公开在sluma等人的美国专利5,356461中。这种喷丝板具有一个或几个同心环缝和/或环槽。通过这种环缝/或环槽可以施加一种形成分离膜的聚合物溶液。这种喷丝板也可用来制备涂于空心纤维上的单层制品，为制备多层膜，这种单层制品可连续或不连续地进行一个或多个另外处理步骤的处理。

多层复合气体分离膜的其它实例可参见美国专利4631075；4713292；4781378和5354469。

以一步涂层法从含聚甲基丙烯酸甲酯的醛酸纤维素溶液制备多层复合气体分离膜的情况由Bikson等人的Journal of Membrane Science，94，1994，p313-328中。

提供内气体分离层和外不完全密封层的一步涂层法由Bikson等人描述于美国专利5356459中。Bikson等人的专利发明可使其外层的涂布过程成为单涂层步骤的一部分，从而降低了多层复合膜制备的复杂性和成本。尽管Bikson等人的进一步涂层法是非常优秀的方法，但是它也取决于适于在多孔载体上形成内分离层的具体聚合的涂层组合物和在此基础上能形成所需的保护性的、外部的疵点封密层的添加剂的使用情况。无论如何，在各种应用中，对于内膜分离层和/或有别于通过使用Bikson等人方法中的具体添加材料形成的保护性的、外部的、缺陷封密层来说，可能需要使用具有合适气体分离性质的其它聚合材料。

因此本发明的一个目标是提供制备复合膜的改良方法。

本发明的另一个目标提供制备涂布于多孔层上具有多个分离层的复合膜的改良的一步法。

考虑到这些目标和其它目标，下文将对本发明进行详细描述，其新特征将在所附的权利要求书中特别指出。

在制备多层复合气体分离膜的连续法中，在多孔性空心纤维底材上至少涂布了二层明显不同的层。本发明的连续涂层法的明显特征在于被卷取设备卷取前多涂布层是在配备单涂布/干燥机的设备上涂布的。在本发明的一个实施方案中，由高选择性气体分离聚合物组成的第一涂层被涂布到底材上，紧接着在最后制备出的复合膜接触卷取设备以前由高渗透性弹性聚合物组成的第二涂层“在线”涂布于第一涂层之上。由于按本发明方法制备时对膜损害降低至最低限度，因此通过提供复合膜改良的气体分离/渗透性质的本发明的方法可涂出特别薄和均匀的外涂层。

下面将根据附图来进一步描述本发明，其中：

图1是将两涂层施加至空心纤维底材上的使用本发明方法的合适装置的侧面正视图；

图2是使用本发明方法将三层涂层施加到空心纤维底材上的合适装置的侧面正视图；

图3是使用本发明方法将两层涂层施加到空心纤维底材上的装置的另一方案的侧面正视图。

本发目标是通过将两层或多层明显不同的层“在线”涂于空心纤维底材上然后将制成的复合膜用处理设备卷取来完成的。和常规方法制备的膜相比，本发明方法制备的多层复合膜表现出了气体分离/渗透性质的改善。