用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸酯樹脂組合物以及中空纖維膜模塊的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合物W及中空纖 維膜模塊，并且更具體地，設及用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合物和包含 該組合物的中空纖維膜模塊，該聚氨基甲酸醋樹脂組合物對內壓/外壓具有優(yōu)良抗性，并且 還具有優(yōu)良的密封性能，防污性質等等。
【背景技術】
[0002] 對于液體或氣體的分離，聚合物膜被用于多個領域，比如醫(yī)學、半導體、電池和生 物工程領域、乳制品、飲料和食品、水處理領域等等。此類聚合物膜可W W平坦的片材膜模 塊、螺旋纏繞模塊、中空纖維膜模塊等等的形式被制備，并且然后被應用于每個領域。通常， 中空纖維膜模塊在被制造為外壓型模塊（external pressure type module)、內壓型模塊 (internal pressure type module)、浸沒型模塊等等之后被應用。
[0003] 中空纖維膜模塊是使用中空纖維作為分離膜的過濾裝置。此類中空纖維膜模塊已 經(jīng)被廣泛地用于超濾或微濾領域，比如包括水處理的工業(yè)領域、包括血液處理的醫(yī)學領域 等等。特別地，其需求在家用水凈化器、工業(yè)水凈化器、人造腎、人造肺等等的使用中迅速地 增長。近來，需要大規(guī)模的中空纖維膜模塊，W便降低處理成本。
[0004] 中空纖維膜模塊、特別是外壓型或內壓型中空纖維膜模塊通過將中空纖維膜插入 到圓柱形殼體(case)中并且將其兩端或一端用樹脂密封的工藝制造，并且該工藝被稱為灌 封。用于灌封中空纖維膜模塊的粘合劑或填充劑組合物包括聚氨基甲酸醋、環(huán)氧樹脂等等， 并且流動路徑通過切割(cutting)該組合物來形成W制造中空纖維膜模塊。該中空纖維膜 模塊必須在使用期間針對外壓或在清洗中空纖維膜期間針對空氣壓力保持抗性和耐久性。 如果不運樣，就會出現(xiàn)問題，比如漏水和膜的破裂。為此，重要的是，中空纖維膜模塊的灌封 區(qū)域具有對力的抗性、伴隨中空纖維膜的密封性能、防污性質等等。
[0005] 日本專利公布第1998-375496號公開了用于分離膜模塊的灌封組合物，其包括山 梨醇聚縮水甘油酸、聚胺、雙酪環(huán)氧樹脂和氨基甲酸醋改性的環(huán)氧樹脂。然而，由于該組合 物特別包括雙酪環(huán)氧樹脂，所W難W將該組合物用作用于水處理模塊的灌封組合物，所述 雙酪環(huán)氧樹脂是有環(huán)境問題的內分泌干擾化學品。
[0006] 韓國專利公布第2002-0065207號公開了防止其損壞的中空纖維膜的涂層，但在用 于中空纖維膜的涂層的材料與填充劑和粘合劑比如環(huán)氧樹脂、氨基甲酸醋等等之間可W發(fā) 生脫離，并且在灌封中空纖維膜的步驟中還需要另外的涂覆步驟。因而，在生產(chǎn)過程中存在 困難。
[0007] 因此，存在開發(fā)用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合物的需求，該聚 氨基甲酸醋樹脂組合物具有優(yōu)良的機械性質、密封性能、耐化學性等等，W使中空纖維膜模 塊的污染最小化且防止中空纖維膜的脫離。
[000引現(xiàn)有技術文獻
[0009] [專利文獻]
[0010] (專利文獻0001)日本專利公布第1998-375496號
[0011] (專利文獻0002)韓國專利公布第2002-0065207號 [0012] 發(fā)明詳述
[0013] [技術問題]
[0014] 本發(fā)明提供用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合物，其對內壓/外壓 具有優(yōu)良的抗性，并且還具有優(yōu)良的密封性能、防污性質等等。
[0015] 另外，本發(fā)明提供中空纖維膜模塊。
[0016] [技術解決方案]
[0017] 本發(fā)明提供用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合物，所述聚氨基甲酸 醋樹脂組合物包含:聚氨基甲酸醋樹脂，其包含多元醇化合物的殘基和聚異氯酸醋化合物 的殘基；W及親水性添加劑。
[0018] 另外，本發(fā)明提供中空纖維膜模塊，其至少一端用中空纖維膜灌封劑密封，所述中 空纖維膜灌封劑包含:粘合劑樹脂，所述粘合劑樹脂包括聚氨基甲酸醋樹脂，所述聚氨基甲 酸醋樹脂包含多元醇化合物的殘基和聚異氯酸醋化合物的殘基；W及親水性添加劑，所述 親水性添加劑分散在粘合劑樹脂中并且包括聚氧乙締-聚氧丙締嵌段共聚物。
[0019] 下文中，將更加詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案的用于中空纖維膜灌封劑 的聚氨基甲酸醋樹脂組合物和中空纖維膜模塊。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案，提供了用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合 物，所述聚氨基甲酸醋樹脂組合物包含:聚氨基甲酸醋樹脂，所述聚氨基甲酸醋樹脂包含多 元醇化合物的殘基和聚異氯酸醋化合物的殘基；W及親水性添加劑。
[0021 ]本發(fā)明人認識到，中空纖維膜模塊必須在使用期間針對外壓或在清洗中空纖維膜 期間針對空氣壓力保持抗性和耐久性，如果不運樣，就會出現(xiàn)問題，比如漏水和膜的破裂， 并且因此，用樹脂密封中空纖維膜的兩端或一端的灌封過程是非常重要的，并且需要用于 該灌封劑的組合物的機械性能的改善，運導致該研究。結果是，他們發(fā)現(xiàn)：用于中空纖維膜 灌封劑的組合物(該組合物包含聚氨基甲酸醋樹脂和親水性添加劑，所述聚氨基甲酸醋樹 脂包含W特定比率的多元醇化合物的殘基和聚異氯酸醋化合物的殘基)呈現(xiàn)對內壓/外壓 的優(yōu)良抗性，并且還呈現(xiàn)優(yōu)良的密封性能、防污性質等等，從而完成本發(fā)明。
[0022] 特別地，用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合物包含在聚氨基甲酸醋 樹脂中的親水性添加劑，W對灌封層提供親水性，從而減少在中空纖維膜和灌封層之間的 界面處的污染。用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合物還減小灌封層的硬度， W提供緩沖，從而防止中空纖維膜灌封層的脫離。
[0023] 如本文所使用，中空纖維膜灌封劑是用于密封中空纖維膜的兩端或一端的組合 物，并且該中空纖維膜灌封劑用W密封中空纖維膜的端部W制備灌封層。
[0024] 親水性添加劑可W包括聚氧乙締-聚氧丙締嵌段共聚物，并且還包括聚乙二醇 (PEG)、聚環(huán)氧乙燒(PEO)、甘油(丙S醇）、聚乙締化咯燒酬(PVP)、或其混合物。
[0025] 在親水性添加劑中，特別地，聚氧乙締-聚氧丙締嵌段共聚物具有高的分散能力和 乳化能力W及優(yōu)良的界面吸附，并且因此，聚氧乙締-聚氧丙締嵌段共聚物可W用于將聚氨 基甲酸醋原材料容易地混合。另外，聚氧乙締-聚氧丙締嵌段共聚物的聚氧乙締由于其徑基 而呈現(xiàn)出親水性，并且因此，當該嵌段共聚物與聚氨基甲酸醋樹脂混合W用作用于中空纖 維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合物時，可W制備示出伴隨中空纖維膜的優(yōu)良的密封性 能W及在界面處的防污性質的中空纖維膜灌封層。
[00%]聚氧乙締-聚氧丙締嵌段共聚物可W具有l(wèi)，000g/mol至10,000g/mol的重均分子 量，并且優(yōu)選地，2,000g/mol至8,000g/mol的重均分子量。如果嵌段共聚物的分子量太低， 則粘性變低，并且因此將嵌段聚合物混合在聚氨基甲酸醋樹脂中可能是困難的。如果嵌段 共聚物的分子量太高，則大量泡沫在聚氨基甲酸醋樹脂中產(chǎn)生。
[0027] 聚氧乙締-聚氧丙締嵌段共聚物可W包含10重量份數(shù)至80重量份數(shù)、并且優(yōu)選地 30重量份數(shù)至50重量份數(shù)的基于聚氧乙締的重復單元。由于基于聚氧乙締的重復單元呈現(xiàn) 親水性，所W包含其的聚氧乙締-聚氧丙締嵌段共聚物可W具有高的親水性。另外，基于聚 氧乙締的重復單元很少從用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋組合物中丟失，并且因 此，優(yōu)選地使用W上文的重量比包含基于聚氧乙締的重復單元的嵌段共聚物。
[0028] 基于總的100重量份數(shù)的用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合物，可 W包含Wl重量份數(shù)至20重量份數(shù)、優(yōu)選地1重量份數(shù)至10重量份數(shù)、并且更優(yōu)選地1重量份 數(shù)至5重量份數(shù)的量的親水性添加劑。如果親水性添加劑的含量太小，則親水性的改善可能 是輕微的。如果親水性添加劑的含量太大，則用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂 組合物可能具有太低的硬度。
[0029] 同時，被包含在用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合物中的聚氨基甲 酸醋樹脂可W包含多元醇化合物的殘基和聚異氯酸醋化合物的殘基。
[0030] 多元醇化合物的殘基和聚異氯酸醋化合物的殘基可W W3:l至1:3、并且優(yōu)選地2: 1至1:2的重量比混合。特別地，多元醇化合物和聚異氯酸醋化合物可W W上文的比率被包 含，W制備具有優(yōu)良的耐久性的聚氨基甲酸醋樹脂，其可W用于水處理，因為在被應用于中 空纖維膜模塊時洗脫量是小的。
[0031] 基于總的100重量份數(shù)的用于中空纖維膜灌封劑的聚氨基甲酸醋樹脂組合物，可 W W80重量份數(shù)至99重量份數(shù)、并且優(yōu)選地95重量份數(shù)至99重量份數(shù)的量來包含聚氨基甲 酸醋樹脂。
[0032] 構成聚氨基甲酸醋樹脂的多元醇化合物可W包括基于聚酸的多元醇、基于聚醋的 多元醇、基于聚內醋的多元醇、基于聚締控的多元醇、基于藍麻油的多元醇、或其混合物，并 且優(yōu)選地基于藍麻油的多元醇，其對人體無毒并且具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。
[0033] 聚異氯酸醋化合物意指具有多個異氯酸醋基團的化合物。聚異氯酸醋化合物可W 是包括脂肪族官能團、脂環(huán)族官能團、芳脂族官能團、芳香族官能團和雜環(huán)官能團的聚異氯 酸醋，并且通過化學式Q(NC0)n代表。在本文中，n是2至4的整數(shù)，并且Q是具有2個至18個碳 原子、優(yōu)選地6個至10個碳原子的脂肪族的、脂環(huán)族的、芳香族的或芳脂族的控官能團。聚異 氯酸醋化合物的具體實例可W包括二異氯酸醋、1,4-四亞甲基二異氯酸醋、1,6-六亞甲基 二異氯酸醋化DI )、1，12-十二燒二異氯酸醋、環(huán)下燒-1，3-二異氯酸醋、環(huán)己燒-1，3-二異氯 酸醋、環(huán)己燒-1,4-二異氯酸醋、1-異氯酸基-3,3,5-S甲基-5-異氯酸基甲基-環(huán)己燒、2,4-六氨甲苯二異氯酸醋、2，6-六氨甲苯二異氯酸醋、六氨化-1，3-亞苯基二異氯酸醋、六氨化-1，4-亞苯基二異氯酸醋、全氨化-2，4 二苯基甲燒二異氯酸醋、全氨化-4，4 二苯基甲燒 二異氯酸醋、1，3-亞苯基二異氯酸醋、1，4-亞苯基二異氯酸醋、1，4-杜締二異氯酸醋(孤I)、 4,4'-二苯乙締二異氯酸醋、3,3'-二甲基-4,4'-亞聯(lián)苯基二異氯酸醋(TODI)、甲苯2,4-二 異氯酸醋、甲苯2，6-二異氯酸醋(TDI)、二苯基甲燒-2，4 ' -二異氯酸醋(MDI)、2，2 ' -二苯基 甲燒二異氯酸醋(MDI)、二苯基甲燒-4,4'-二異氯酸醋(MDI)、亞糞基-1,5-異氯酸醋(NDI) 或其兩種或更多種的混合物，并且優(yōu)選地