一种可水洗全热交换新风膜的制备方法与流程

1.本发明涉及新风系统技术领域，特别是涉及一种可水洗全热交换新风膜的制备方法。


背景技术：

2.新风系统可保持室内空气流通、获得新鲜空气，还能通过外来新鲜空气与排出的混浊空气在全热交换膜上进行的能量和湿度交换，回收室内空气中的冷量或热量、调节外来新鲜空气湿度。全热交换膜是新风系统的核心部件，传统全热交换膜是在纤维素纸上是涂布含高聚物、吸湿剂等材料的功能层，由于纤维素材料易被微生物侵蚀，且吸湿剂易吸收空气中的水分，导致纤维素材料一旦遇水就易发生霉变而报废。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，改善了全热交换新风膜的透水蒸气性能，延长了全热交换新风膜的使用寿命。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，将叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐共聚生成的嵌段聚合物溶解在溶剂中，过滤，得到涂布液；将涂布液涂覆到多孔基膜上并干燥，制得可水洗全热交换新风膜。
6.涂布液中嵌段聚合物含量为8-10wt％。
7.溶剂由极性溶剂和非极性溶剂按体积比1-1.5：1配制而成。
8.极性溶剂为四氢呋喃、乙醇、丁酮、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种；非极性溶剂为二氯甲烷、甲苯中的一种。
9.嵌段聚合物的制备方法为：将叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐加入乙醇-水混合溶剂中，搅拌均匀，在氮气保护、80-90℃下滴加引发剂并进行反应48-72h，反应后产物经过滤、洗涤、干燥，得到嵌段聚合物。
10.叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐的摩尔比为1：(1-1.2)：(1-3)。
11.引发剂用量为叔丁基苯乙烯质量的0.5-0.8wt％，引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰。
12.乙醇与水按体积比1:1配制成乙醇-水混合溶剂。
13.涂布液涂布车速为10-20m/min，涂布厚度为2-30μm。
14.本发明的有益效果是：以叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐共聚生成的嵌段聚合物为成膜基质，使聚合物成膜过程中出现微相分离，利用磺酸基团集聚形成水分子簇传送通道，进而制备出高透水蒸气复合膜，具有可水洗功能，延长了全热交换新风膜的使用寿命。
附图说明
15.图1为本发明的采用改进后涂布机进行涂覆的示意图；
16.图2为主要体现本发明实施例6-10中所采用调整组件的结构示意图；
17.图3为图2中a处的放大图；
18.图4为主要体现本发明实施例11-15中所采用调整组件的结构示意图；
19.图5为图4中b处的放大图；
20.图6为本发明实施例11-15中所采用调整组件的立体示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
22.实施例1
23.一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，包括以下步骤：
24.(a)将摩尔比为1：1：2的叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐加入乙醇-水混合溶剂(乙醇与水体积比为1:1)中，搅拌均匀，在氮气保护、85℃下滴加引发剂过氧化二苯甲酰并进行反应48h，引发剂用量为叔丁基苯乙烯质量的0.63wt％，反应后产物经过滤、洗涤、干燥，得到嵌段聚合物。
25.(b)在85℃下，将叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐共聚生成的嵌段聚合物溶解在溶剂中(溶剂由极性溶剂和非极性溶剂按体积比1：1配制而成，极性溶剂为四氢呋喃中；非极性溶剂为二氯甲烷)，过滤，得到涂布液，涂布液中嵌段聚合物含量为9.4wt％；将涂布液涂覆到pet无纺布上并干燥(涂布车速为15m/min，涂布厚度为20μm，干燥温度为85℃)，制得可水洗全热交换新风膜(总厚度为100μm)。
26.实施例2
27.一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，包括以下步骤：
28.(a)将摩尔比为1：1.1：2.5的叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐加入乙醇-水混合溶剂(乙醇与水体积比为1:1)中，搅拌均匀，在氮气保护、90℃下滴加引发剂过氧化二苯甲酰并进行反应72h，引发剂用量为叔丁基苯乙烯质量的0.5wt％，反应后产物经过滤、洗涤、干燥，得到嵌段聚合物。
29.(b)在90℃下，将叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐共聚生成的嵌段聚合物溶解在溶剂中(溶剂由极性溶剂和非极性溶剂按体积比1.3：1配制而成，极性溶剂为乙醇；非极性溶剂为二氯甲烷)，过滤，得到涂布液，涂布液中嵌段聚合物含量为8wt％；将涂布液涂覆到核孔膜上并干燥(涂布车速为15m/min，涂布厚度为10μm，干燥温度为85℃)，制得可水洗全热交换新风膜(总厚度为80μm)。
30.实施例3
31.一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，包括以下步骤：
32.(a)将摩尔比为1：1.2：2的叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐加入乙醇-水混合溶剂(乙醇与水体积比为1:1)中，搅拌均匀，在氮气保护、90℃下滴加引发剂偶氮二异丁腈并进行反应72h，引发剂用量为叔丁基苯乙烯质量的0.7wt％，反应后产物经过滤、洗涤、干燥，得到嵌段聚合物。
33.(b)在90℃下，将叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐共聚生成的嵌段聚合物溶
解在溶剂(溶剂由极性溶剂和非极性溶剂按体积比1.5：1配制而成，极性溶剂为丁酮；非极性溶剂为二氯甲烷)中，过滤，得到涂布液，涂布液中嵌段聚合物含量为8.3wt％；将涂布液涂覆到核孔膜上并干燥(涂布车速为15m/min，涂布厚度为10μm，干燥温度为85℃)，制得可水洗全热交换新风膜(总厚度为60μm)。
34.实施例4
35.一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，包括以下步骤：
36.(a)将摩尔比为1：1：3的叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐加入乙醇-水混合溶剂(乙醇与水体积比为1:1)中，搅拌均匀，在氮气保护、85℃下滴加引发剂偶氮二异丁腈并进行反应72h，引发剂用量为叔丁基苯乙烯质量的0.8wt％，反应后产物经过滤、洗涤、干燥，得到嵌段聚合物。
37.(b)在85℃下，将叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐共聚生成的嵌段聚合物溶解在溶剂(溶剂由极性溶剂和非极性溶剂按体积比1.5：1配制而成，极性溶剂为n,n-二甲基甲酰胺；非极性溶剂为甲苯)中，过滤，得到涂布液，涂布液中嵌段聚合物含量为10wt％；将涂布液涂覆到核孔膜上并干燥(涂布车速为20m/min，涂布厚度为30μm，干燥温度为85℃)，制得可水洗全热交换新风膜(总厚度为150μm)。
38.实施例5
39.一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，包括以下步骤：
40.(a)将摩尔比为1：1.2：2.3的叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐加入乙醇-水混合溶剂(乙醇与水体积比为1:1)中，搅拌均匀，在氮气保护、90℃下滴加引发剂过氧化二苯甲酰并进行反应72h，引发剂用量为叔丁基苯乙烯质量的0.6wt％，反应后产物经过滤、洗涤、干燥，得到嵌段聚合物。
41.(b)在90℃下，将叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐共聚生成的嵌段聚合物溶解在溶剂(溶剂由极性溶剂和非极性溶剂按体积比1.3：1配制而成，极性溶剂为n-甲基吡咯烷酮；非极性溶剂为二氯甲烷)中，过滤，得到涂布液，涂布液中嵌段聚合物含量为8.1wt％；将涂布液涂覆到pp微孔薄膜上并干燥(涂布车速为10m/min，涂布厚度为2μm，干燥温度为85℃)，制得可水洗全热交换新风膜(总厚度为30μm)。
42.实施例1-5所制备可水洗全热交换新风膜的水蒸气透过率及使用一段时间后的霉变性如表1所示。
43.表1
[0044][0045]
实施例6-10
[0046]
本发明中，多孔基膜为pet无纺布、pp微孔薄膜、核孔膜中的一种，在涂布过程中，涂布液会渗入并穿过多孔基膜到达它的背面并与下方的导送辊接触，使得导送辊上累积浆
料而表面不平整，影响涂布稳定性和涂层均匀性，进而影响新风膜质量和良品率，并且在涂覆浆料后至干燥的输送过程中，浆料也会渗漏到后续的输送辊上，使得输送辊上也累积浆料影响涂布均匀性，因此，对涂布工艺进行进一步改性。
[0047]
分别按实施例1-5的方法并均采用以下改进后的涂布机进行可水洗全热交换新风膜的制备，记为实施例6-10。
[0048]
如图1～图3所示，改进后的涂布机包括第一输送辊1、第二输送辊2、涂布辊3、导送辊4及多个第三输送辊5、上下分布的两套调整组件6，所述涂布辊3与导送辊4上下并呈竖直一直线分布，涂布辊3与导送辊4的转动方向相反且涂布辊3与导送辊4的转动速度相同，所述第一输送辊1、第二输送辊2、涂布辊3、多个第三输送辊5按输送方向由前至后分布，所述第一输送辊1辊面上端高于第二输送辊2辊面下端，所述第二输送辊2辊面下端与涂布辊3辊面下端、第三输送辊5辊面上端等高。一套所述调整组件6设置在涂布辊3前侧，另一套所述调整组件6设置在导送辊4前侧。
[0049]
每套所述调整组件6包括对称分布的两组(沿涂布辊3长度方向分布)，且两组调整组件6呈角开口背向涂布辊3的钝角状分布，即调整组件6呈向后并向中间倾斜设置，每组所述调整组件6均包括驱动轴61、沿驱动轴61长度方向分布的多个轴筒63，且多个轴筒63均与驱动轴61垂直传动连接，同一套调整组件6的两个驱动轴61呈角开口背向涂布辊3的钝角状分布，即驱动轴61呈向后并向中间倾斜设置，位于上方的所述轴筒63为由后至前方向旋转，位于上方的所述轴筒63的转动方向与涂布辊3的转动方向相反(涂布辊3逆时针转动，则位于上方的轴筒63顺时针转动)，位于下方的所述轴筒63为由后至前方向旋转，位于下方的所述轴筒63的转动方向与导送辊4的转动方向相反(若导送辊4顺时针转动，则位于上方的轴筒63逆时针转动)；轴筒63的转动速度小于涂布辊3。
[0050]
每组所述调整组件6还均包括呈u形的安装架64，安装架64呈向后并向中间倾斜设置，驱动轴61转动安装在安装架64内外两侧之间，一组调整组件6中的每个所述轴筒63的后端均连接有转轴62，一组调整组件6中的所述转轴62均转动穿过安装架64的前侧并与驱动轴61传动连接。具体的，每个转轴62上安装有b伞齿轮621，驱动轴61上安装有多个a伞齿轮611，b伞齿轮621与a伞齿轮611一一对应啮合。驱动轴61通过a电机612驱动转动。
[0051]
上述前、后、中间、外以图2为参照，图中箭头所示为前后输送方向。位于上方的所述转轴62带动轴筒63以由上侧至中间侧至下侧至外侧的方向旋转，位于下方的调整组件6的轴筒63转动方向与位于上方的轴筒63转动方向相反。
[0052]
涂布时，将多孔基膜与支撑膜7上下叠置并一并依次通过第一输送辊1、第二输送辊2、涂布辊3及导送辊4、多对第三输送辊5，支撑膜7为无孔膜且上表面光滑(涂覆有聚四氟乙烯涂料)，支撑膜7下表面滑动抵接第一输送辊1辊面，多孔基膜上表面滑动抵接第二输送辊2辊面，多孔基膜与支撑膜7一并滑动穿过涂布辊3与导送辊4之间，支撑膜7下表面滑动抵接第三输送辊5辊面，多孔基膜与支撑膜7一并通过上下两套调整组件6的轴筒63之间。在多孔基膜与支撑膜7即将进入干燥装置内前，将支撑膜7收卷使之与多孔基膜分离，使多孔基膜单独输入涂布机干燥装置内进行干燥。通过支撑膜7的阻隔，避免涂布液渗漏至导送辊4，保证涂布均匀性；通过第一输送辊1和第二输送辊2的位置设置，使得多孔基膜与支撑膜7能够以贴合状态保持同步输入；通过上方调整组件6的设置可以由中间向两侧对多孔基膜进行抚动，通过下方调整组件6的设置可以由中间向两侧对支撑膜7进行抚动，进一步保证多
孔基膜与支撑膜7上下贴合并以平整服帖状态输入涂布辊3与导送辊4之间，进一步确保涂布均匀性。通过第三输送辊5输出多孔基膜与支撑膜7，避免在涂布后输送至干燥处前涂布液渗漏。
[0053]
分别按照实施例1-5及实施例6-10的方法进行批量生产。经批量生产对比发现(实施例1对比实施例6、实施例2对比实施例7，依次类推)，改进涂布方法后所得可水洗全热交换新风膜(实施例6-10)的涂布均匀性误差分别降低6.71％、7.01％、6.94％、6.63％、7.05％，水蒸气透过率分别提升5.55％、5.74％、5.62％、5.41％、5.83％，产品良品率提升9.51％、9.42％、9.25％、9.38％、9.63％。
[0054]
实施例11-15
[0055]
分别按实施例1-5的方法并均采用以下改进后的涂布机进行可水洗全热交换新风膜的制备，记为实施例11-15。
[0056]
如图1、图4～图6所示，改进后的涂布机包括第一输送辊1、第二输送辊2、涂布辊3、导送辊4及多个第三输送辊5、上下分布的两套调整组件6，所述涂布辊3与导送辊4上下并呈竖直一直线分布，涂布辊3与导送辊4的转动方向相反且涂布辊3与导送辊4的转动速度相同，所述第一输送辊1、第二输送辊2、涂布辊3、多个第三输送辊5按输送方向由前至后分布，所述第一输送辊1辊面上端高于第二输送辊2辊面下端，所述第二输送辊2辊面下端与涂布辊3辊面下端、第三输送辊5辊面上端等高。一套所述调整组件6设置在涂布辊3前侧，另一套所述调整组件6设置在导送辊4前侧。
[0057]
每套所述调整组件6包括对称分布的两组(沿以沿涂布辊3长度方向分布)，每组所述调整组件6均包括可水平周向转动的驱动伞齿轮65、分别与驱动伞齿轮65垂直传动连接的一组调整筒66，且一组所述调整筒66包括呈扇形分布的多个(本实施例中一组调整筒66呈90度扇形分布)，同一套所述调整组件6的两组调整筒66呈角开口背向涂布辊3的类锐角状设置(即同一套所述调整组件6的两组调整筒66对称分布，同一套调整组件6的两组调整筒66的前端部分相靠近，同一套调整组件6的两组调整筒66的后端部分相远离)，位于上方的所述调整筒66为由后至前方向旋转，位于上方的所述调整筒66的转动方向与涂布辊3的转动方向相反(若涂布辊3逆时针转动，则位于上方的调整筒66顺时针转动)，位于下方的所述调整筒66为由后至前方向旋转，位于下方的所述调整筒66的转动方向与导送辊4的转动方向相反(若导送辊4顺时针转动，则位于上方的调整筒66逆时针转动)；调整筒66的转动速度小于涂布辊3。
[0058]
每组所述调整组件6还均包括支架69、用于固装驱动伞齿轮65转动的主轴67，所述支架69包括上下分布的均呈扇形的板架部691和垂直连接两板架部691边缘的圆弧形侧架部692，主轴67转动安装在两板架部691上，主轴67通过b电机671驱动转动，同一组所述调整组件6中的调整筒66分布于侧架部692外圈，调整筒66固连有连轴68，每组所述调整组件6中，连轴68转动穿过侧架部692后与驱动伞齿轮65传动连接。每个连轴68上均安装有与驱动伞齿轮65啮合的c伞齿轮681。同一套调整组件6的两个侧架部692呈角开口背向涂布辊3的锐角状分布。
[0059]
上述前、后、中间、外以图4为参照，图中箭头所示为前后输送方向。
[0060]
涂布时，将多孔基膜与支撑膜7上下叠置并一并依次通过第一输送辊1、第二输送辊2、涂布辊3及导送辊4、多对第三输送辊5，支撑膜7为无孔膜且上表面光滑(涂覆有聚四氟
乙烯涂料)，支撑膜7下表面滑动抵接第一输送辊1辊面，多孔基膜上表面滑动抵接第二输送辊2辊面，多孔基膜与支撑膜7一并滑动穿过涂布辊3与导送辊4之间，支撑膜7下表面滑动抵接第三输送辊5辊面，多孔基膜与支撑膜7一并通过上下两套调整组件6的轴筒63之间。在多孔基膜与支撑膜7即将进入干燥装置内前，将支撑膜7收卷使之与多孔基膜分离，使多孔基膜单独输入涂布机干燥装置内进行干燥。通过支撑膜7的阻隔，避免涂布液渗漏至导送辊4，保证涂布均匀性；通过第一输送辊1和第二输送辊2的位置设置，使得多孔基膜与支撑膜7能够以贴合状态保持同步输入；通过上方调整组件6的设置可以由中间向两侧对多孔基膜进行抚动，通过下方调整组件6的设置可以由中间向两侧对支撑膜7进行抚动，进一步保证多孔基膜与支撑膜7上下贴合并以平整服帖状态输入涂布辊3与导送辊4之间，进一步确保涂布均匀性。通过第三输送辊5输出多孔基膜与支撑膜7，避免在涂布后输送至干燥处前涂布液渗漏。
[0061]
分别按照实施例1-5及实施例11-15的方法进行批量生产。经批量生产对比发现(实施例1对比实施例11、实施例2对比实施例12，依次类推)，改进涂布方法后所得可水洗全热交换新风膜(实施例11-15)的涂布均匀性误差分别降低7.34％、7.63％、7.51％、7.22％、7.61％，水蒸气透过率分别提升6.12％、6.46％、6.22％、6.03％、6.31％，产品良品率提升9.6％、9.5％、9.3％、9.42％、9.74％。
[0062]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，其特征在于：将叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐共聚生成的嵌段聚合物溶解在溶剂中，过滤，得到涂布液；将涂布液涂覆到多孔基膜上并干燥，制得可水洗全热交换新风膜。2.如权利要求1所述一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，其特征在于：涂布液中嵌段聚合物含量为8-10wt％。3.如权利要求1所述一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，其特征在于：溶剂由极性溶剂和非极性溶剂按体积比1-1.5：1配制而成。4.如权利要求3所述一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，其特征在于：极性溶剂为四氢呋喃、乙醇、丁酮、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种；非极性溶剂为二氯甲烷、甲苯中的一种。5.如权利要求1所述一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，其特征在于：嵌段聚合物的制备方法为：将叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐加入乙醇-水混合溶剂中，搅拌均匀，在氮气保护、80-90℃下滴加引发剂并进行反应48-72h，反应后产物经过滤、洗涤、干燥，得到嵌段聚合物。6.如权利要求5所述一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，其特征在于：叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐的摩尔比为1：(1-1.2)：(1-3)。7.如权利要求5所述一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，其特征在于：引发剂用量为叔丁基苯乙烯质量的0.5-0.8wt％，引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰。8.如权利要求5所述一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，其特征在于：乙醇与水按体积比1:1配制成乙醇-水混合溶剂。9.如权利要求1所述一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，其特征在于：多孔基膜为pet无纺布、pp微孔薄膜或核孔膜。10.如权利要求1所述一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，其特征在于：涂布液涂布车速为10-20m/min，涂布厚度为2-30μm。

技术总结
本发明公开了一种可水洗全热交换新风膜的制备方法，通过将叔丁基苯乙烯、苯乙烯、苯乙烯磺酸盐共聚生成的嵌段聚合物溶解在溶剂中，过滤，得到涂布液；通过将涂布液涂覆到多孔基膜上并干燥，制得可水洗全热交换新风膜。本发明善了全热交换新风膜的透水蒸气性能，延长了全热交换新风膜的使用寿命。全热交换新风膜的使用寿命。全热交换新风膜的使用寿命。


技术研发人员：金伟伟 娄琪超
受保护的技术使用者：绍兴百立盛新材料科技有限公司
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/9/6