專利名稱：一種用于中空纖維膜組件的鑄封材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于水處理領域的中空纖維膜組件的鑄封材料。
背景技術：
中空纖維膜及其組件廣泛應用于水處理膜法分離領域。在使用過程中，通常將若干根中空纖維膜絲填裝在膜組件中，并使用鑄封材料將膜絲端部固定，使膜絲之間，以及膜絲與外殼之間粘結在一起。在膜組件工作過程中，原料水通經過膜絲外部的過濾腔，透過多孔中空纖維膜束，得到的濾液通過膜絲的中空部分(外壓型膜組件)或者原料水通過膜絲的中空部分，經過多孔中空纖維膜束過濾，得到濾液從膜絲外部的空腔收集(內壓型膜組件)。由于原料水和濾液不能發生混合，因此壓力驅動下的組件正常工作要求鑄封材料與膜絲和膜殼具有良好的粘結性與密封性，且具有適中的硬度固定膜絲。并且為了保證高分散的中空纖維膜絲均勻分布，鑄封材料還要具有良好的流動性。
現有技術中，環氧樹脂膠粘劑是最常采用的鑄封材料。然而在實際應用中發現，采用環氧樹脂膠粘劑澆鑄的中空纖維膜組件，由于環氧樹脂本身的脆性，容易在反洗、曝氣等外力作用下在膜絲和鑄封材料的接觸點發生應力集中而被破壞，出現斷絲現象。而硬度較小的鑄封材料機械強度較差，不能起到支撐膜絲的作用。因此為了克服上述缺點，迫切需要選擇一種具有合適強度和硬度的粘合劑作為鑄封材料。
發明內容
針對現在技術中存在的缺陷，本發明提供一種具有合適強度和硬度的用于中空纖維膜組件的鑄封材料，用于中空纖維膜組件中膜絲之間以及膜絲與膜殼之間的粘結和固定。
本發明提供的用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中所述鑄封材料是一種雙組分聚氨酯粘合劑的固化產物，所述雙組分為組分A和組分B，其中組分A為多羥基化合物和過量的多異氰酸酯反應形成的端異氰酸酯基聚氨酯預聚物，組分B為含有活潑氫的組分，粘合劑是兩組分按照下列重量百分比配制而成組分A30％～50％，組分B50％～70％。
優選的，其中所述雙組分聚氨酯粘合劑的固化溫度可在10℃～90℃范圍內選擇，固化時間為30min～48h。
優選的，其中適宜的多異氰酸酯為含有兩個或兩個以上活性部位的二異氰酸酯、三異氰酸酯以及它們的改性體。
更優選的，其中適宜的多異氰酸酯為2，4-甲苯二異氰酸酯(TDI)、2，6-甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)、苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)、二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)、己二異氰酸酯(HDI)、三甲基己二異氰酸酯(TMDI)、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXDI)、甲基環己基二異氰酸酯(HTDI)、4，4′，4″-三苯基甲烷三異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。
優選的，其中適宜的多羥基化合物為含有兩個或兩個以上活性部位的聚酯多元醇、聚醚多元醇、環氧樹脂、蓖麻油。
優選的，其中組分B可選用多元醇或多元胺類。
優選的，其中所述多元醇為含有兩個或兩個以上活性部位的聚酯多元醇、聚醚多元醇。
更優選的，其中所述聚酯多元醇為多元醇與二元羧酸脫水縮聚而成。
優選的，其中適宜與二元羧酸脫水縮聚的多元醇為乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、一縮二丙二醇、一縮二乙二醇、三羥甲基丙烷、甘油。
優選的，其中二元羧酸可為己二酸、壬二酸、癸二酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸二甲酯、馬來酸、馬來酸酐。
優選的，其中所述聚醚多元醇可為聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯蓖麻油多元醇、聚四氫呋喃二醇。
優選的，其中所述組分B為-二氯-4，4′-二苯基甲烷二胺(MOCA)、丙二醇雙-(4，4′-二氨基)苯甲酸酯。
優選的，其中所述雙組分聚氨酯粘合劑用于包括但不限于聚砜，聚醚砜，聚偏氟乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈聚合物等及其合金材料所制備的中空纖維膜組件。
本發明提供的雙組分聚氨酯膠粘劑，通過選擇兩組份的種類及配比，從而調制成具有合適硬度，粘結強度的粘合劑。該膠粘劑能夠將膜絲之間，膜絲與膜殼之間粘結固定，膠粘劑合適的硬度可以防止膜絲與粘合劑連接點由于應力集中而產生的破壞。
本發明提供的雙組分聚氨酯膠粘劑具有性能可調節、粘合力強、強度和硬度好，粘接范圍廣等優點。同時本發明提供的雙組分聚氨酯膠粘劑克服了環氧樹脂類膠粘劑較脆，容易因此膜絲斷裂的缺點，具有優異的耐化學性，合適的硬度和強度，可長時間使用且不會引起斷絲或膜組件泄露，是一種非常具有前景的用于中空纖維膜組件的鑄封材料。
另外，本發明提供的雙組分聚氨酯膠粘劑由于其反應物種類的多樣性，可以對多種材料進行粘合，廣泛應用于金屬，無機材料，塑料，橡膠以及皮革的粘合。
具體實施例方式 本發明用于中空纖維膜組件的鑄封材料是一種雙組分聚氨酯粘合劑的固化產物，所述雙組分為組分A和組分B，其中組分A為多羥基化合物和過量的多異氰酸酯反應形成的端異氰酸酯基聚氨酯預聚物，組分B為含有活潑氫的組分，粘合劑是兩組分按照下列重量百分比配制而成組分A30％～50％，組分B50％～70％。
下面結合表1給出本發明雙組分質量百分比的一些優選實施例，但本發明的雙組分的含量并不局限于該表中所列數值，對于本領域的技術人員來說，完全可以在表中所列數值范圍的基礎上進行合理概括和推理。
表1雙組分占總重量的質量百分比含量(％) 其中，適于本發明的端異氰酸酯基聚氨酯預聚物為多羥基化合物和過量的多異氰酸酯反應形成。適宜的多異氰酸酯為含有兩個或兩個以上活性部位的二異氰酸酯、三異氰酸酯以及它們的改性體，例如2，4-甲苯二異氰酸酯(TDI)、2，6-甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)、苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)、二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)、己二異氰酸酯(HDI)、三甲基己二異氰酸酯(TMDI)、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXDI)、甲基環己基二異氰酸酯(HTDI)、4，4′，4″-三苯基甲烷三異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。適宜的多羥基化合物為含有兩個或兩個以上活性部位的聚酯多元醇、聚醚多元醇、環氧樹脂、蓖麻油等。
聚酯多元醇為多元醇與二元羧酸脫水縮聚而成。適宜的多元醇例如乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇，1，6-己二醇、新戊二醇、一縮二丙二醇、一縮二乙二醇、三羥甲基丙烷、甘油。二元羧酸可以為己二酸、壬二酸、癸二酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸二甲酯、馬來酸、馬來酸酐。聚醚多元醇可為聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯蓖麻油多元醇、聚四氫呋喃二醇。
含有活潑氫的組分可選用多元醇或多元胺類，如上述結構的聚酯多元醇、聚醚多元醇，或者-二氯-4，4′-二苯基甲烷二胺(MOCA)、丙二醇雙-(4，4′-二氨基)苯甲酸酯。
下面結合具體實施例再對本發明作進一步描述。
實施例1 端異氰酸酯基聚氨酯預聚物為MDI和聚乙二醇(PEG)以1.6∶1的比例在80℃下反應4小時的產物，催化劑二月桂酸二丁基錫的用量為總量的0.3‰。活潑氫組分為聚碳酸酯二元醇。雙組分聚氨酯粘合劑按下列重量百分比配制端異氰酸酯基聚氨酯預聚物40％，含有活潑氫組分60％。混合配制成粘合劑后采用離心澆鑄，然后在室溫下固化48h。
實施例2 端異氰酸酯基聚氨酯預聚物為HDI和聚己二酸乙二醇酯二醇以1.5∶1的比例在80℃下反應6小時的產物，催化劑二月桂酸二丁基錫的用量為總量的0.5‰。含有活潑氫組分為聚氧化丙烯二元醇。雙組分聚氨酯粘合劑按下列重量百分比配制端異氰酸酯基聚氨酯預聚物38％，含有活潑氫組分62％。混合配制成粘合劑后采用離心澆鑄，然后在60℃下固化36h。
實施例3 端異氰酸酯基聚氨酯預聚物為IPDI和聚己二酸乙二醇酯二醇以1.6∶1的比例在80℃下反應5小時的產物，催化劑辛酸亞錫的用量為總量的0.5‰。含有活潑氫組分為聚碳酸酯二元醇。雙組分聚氨酯粘合劑按下列重量百分比配制端異氰酸酯基聚氨酯預聚物48％，含有活潑氫組分52％。混合配制成粘合劑后采用離心澆鑄，然后在90℃下固化20h。
利用實施例1～3提供的鑄封材料進行測試得到的結果如表2所示，所有測試條件均按照國家標準執行。
表2鑄封材料的性能
由上述實例，本發明提供的用于中空纖維膜組件的雙組分聚氨酯粘合鑄封材料具有強度好，粘結力強，硬度可調的優點，完全適用于中空纖維多孔膜的鑄封材料。
本發明用雙組分聚氨酯膠粘劑鑄封的中空纖維膜，包括但不限于聚砜，聚醚砜，聚偏氟乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯等聚合物及其合金材料所制備的中空纖維膜，任何在本發明基礎上進行的相應的改進，均不脫離本發明的思想，均落入本發明保護的范圍。
權利要求
1.一種用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其特征在于所述鑄封材料是一種雙組分聚氨酯粘合劑的固化產物，所述雙組分為組分A和組分B，其中組分A為多羥基化合物和過量的多異氰酸酯反應形成的端異氰酸酯基聚氨酯預聚物，組分B為含有活潑氫的組分，粘合劑是兩組分按照下列重量百分比配制而成組分A30％～50％，組分B50％～70％。
2.根據權利要求1所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中所述雙組分聚氨酯粘合劑的固化溫度可在10℃～90℃范圍內選擇，固化時間為30min～48h。
3.根據權利要求1所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中適宜的多異氰酸酯為含有兩個或兩個以上活性部位的二異氰酸酯、三異氰酸酯以及它們的改性體。
4.根據權利要求3所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中適宜的多異氰酸酯為2，4-甲苯二異氰酸酯(TDI)、2，6-甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)、苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)、二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)、己二異氰酸酯(HDI)、三甲基己二異氰酸酯(TMDI)、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXDI)、甲基環己基二異氰酸酯(HTDI)、4，4′，4″-三苯基甲烷三異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。
5.根據權利要求1所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中適宜的多羥基化合物為含有兩個或兩個以上活性部位的聚酯多元醇、聚醚多元醇、環氧樹脂、蓖麻油。
6.根據權利要求1所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中組分B可選用多元醇或多元胺類。
7.根據權利要求6所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中所述多元醇為含有兩個或兩個以上活性部位的聚酯多元醇、聚醚多元醇。
8.根據權利要求5或7所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中所述聚酯多元醇為多元醇與二元羧酸脫水縮聚而成。
9.根據權利要求8所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中適宜與二元羧酸脫水縮聚的多元醇為乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、一縮二丙二醇、一縮二乙二醇、三羥甲基丙烷、甘油。
10.根據權利要求8所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中二元羧酸可為己二酸、壬二酸、癸二酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸二甲酯、馬來酸、馬來酸酐。
11.根據權利要求5或7所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中所述聚醚多元醇可為聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯蓖麻油多元醇、聚四氫呋喃二醇。
12.根據權利要求1、6或7任一項所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中所述組分B為-二氯-4，4′-二苯基甲烷二胺(MOCA)、丙二醇雙-(4，4′-二氨基)苯甲酸酯。
13.根據權利要求1所述用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中所述雙組分聚氨酯粘合劑用于聚砜，聚醚砜，聚偏氟乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈，聚乙烯、聚丙烯聚合物及其合金材料所制備的中空纖維膜組件。
全文摘要
本發明涉及一種用于中空纖維膜組件的鑄封材料，其中所述鑄封材料是一種雙組分聚氨酯粘合劑的固化產物，所述雙組分為組分A和組分B，其中組分A為多羥基化合物和過量的多異氰酸酯反應形成的端異氰酸酯基聚氨酯預聚物，組分B為含有活潑氫的組分，粘合劑是兩組分按照下列重量百分比配制而成組分A30％～50％，組分B50％～70％，本發明適用于多種聚合物及其合金材料的中空纖維膜組件的鑄封，具有廣泛的工業實用價值。
文檔編號C09J175/06GK101824298SQ201010144890
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月13日 優先權日2010年4月13日
發明者洪耀良, 奚韶鋒, 戰佳宇 申請人:蘇州膜華材料科技有限公司