聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備及方法。該設(shè)備包括傳輸系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)、溶液噴涂系統(tǒng)和干燥系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)包括由物料滾筒、支撐涂層傳送帶和多個烘箱內(nèi)的輸送輥，物料滾筒與支撐涂層輸送帶之間通過多孔載體層原料薄片連接，支撐涂層輸送帶與烘箱內(nèi)的輸送輥通過噴涂有涂層溶液濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄片連接；所述溶液噴涂系統(tǒng)的涂層溶液噴涂裝置的噴涂口正對支撐涂層輸送帶的上表面；所述干燥系統(tǒng)包括溫度梯度可控烘箱和預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)，所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)的氮氣輸出管與溫度梯度可控烘箱的氮氣進口連通。本發(fā)明整個工藝操作簡單、方便，設(shè)備投資成本低，生產(chǎn)效率高，成品質(zhì)量好。
【專利說明】聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備及 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)設(shè)備和化學(xué)工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于高透氣性率過濾空 氣且能產(chǎn)生防PM2.5、防霧霾、防病毒（即防流感、防SARS、防禽流感等）、防病菌的功能的，本 發(fā)明公開了一種高透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜聚合物復(fù)合膜的制造設(shè)備和制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 空氣污染在人口密度大的地區(qū)，尤其是大、中城市產(chǎn)生霧霾天氣，嚴重威脅人民的 身體健康和生命。霧霾天氣產(chǎn)生的機制很復(fù)雜，其化學(xué)成分也非常復(fù)雜。這些物質(zhì)可能引 發(fā)癌癥及其它嚴重疾病。更重要的是，病毒、病菌都能在這種很小的顆粒物上存活和繁殖， 附著在大氣的顆粒物上，在空氣中產(chǎn)生大量的游離的病毒和病菌分子，就會傳播疾病。pm 2.5 是空氣污染物中對人危害最大的細顆粒物，此細顆粒物的直徑等于或者小于2. 5微米，PM2.5 在醫(yī)學(xué)上叫可入肺顆粒物，它們對人體的損害較大。一般來說我們外科的口罩大概能夠有 PM4的微?？梢灶A(yù)防，到PM2.5就不行了，到PM2. 5現(xiàn)在一般是要N95的那種口罩，但那種口罩 很悶，不能長期用。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，因應(yīng)不同的用途和需求，口罩有不同的種類與分級：
[0004] 1、一般口罩，它對於比較容易進入人類呼吸系統(tǒng)的灰塵，并沒有防護的效果，但對 於顆粒大的灰塵，有一些阻絕的作用。這種口罩可以作為保暖、避免灰頭土臉與鼻孔骯髒等 用途，但是不可作為防止病菌侵入之用。
[0005] 2、活性碳口罩，其過濾層的主要功用在于吸附有機氣體、具惡臭的分子及毒性粉 塵，并非用于過濾粉塵，不具殺菌的功能。但活性碳的使用有一項限制，一旦所有的細孔都 被填滿，便失去效用且無法確定何時到達飽和點。
[0006] 3、醫(yī)療用口罩，主要是為了避免醫(yī)生的飛沫影響病人，標(biāo)準的外科醫(yī)療用口罩分 叁層，外層有阻塵阻水作用，可防止飛沫進入口罩里面，中層有過濾作用，可擋住90%以上 的5微米顆粒，近口鼻的一層作為吸濕之用。
[0007] 4、帶電濾材口罩，它具有與活性碳口罩有相同的使用限制。
[0008] 5、SARS流行期間大家爭相搶購的N95型口罩，是美國指定防範(fàn)肺結(jié)核病菌的防疫 口罩，可以有效過濾結(jié)核桿菌（直徑約為〇. 3?0. 6微米，長1?4微米），防止經(jīng)由空氣的 感染。但是，這種N95 口罩對人體肺部造成不可逆損傷的小于0.3微米的微細顆粒物和病 毒的保護是非常有限的。
[0009] 但目前尚無任何技術(shù)和產(chǎn)品能夠在滿足防pm2.5、防霧霾、防病毒（即防流感、防 SARS、防禽流感等）、防病菌功能的同時，提供高透氣性功能的口罩，且佩載時讓人感覺非常 舒適，可長期使用。然而，絕大多數(shù)口罩都不能防PM 2.5大小的可入肺顆粒物，有少數(shù)能防 PM2.5的可入肺顆粒物的口罩，如N95型口罩，但這些種類的口罩佩載時讓人感覺很悶，不能 長期使用。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)中，用于過濾氣體的膜是已知的。但是，這些聚合物分離材料都是工業(yè)上 應(yīng)用的，它具有一系列的工業(yè)應(yīng)用的特點，尚不能簡單地將它們應(yīng)用于民用產(chǎn)品，尤其是尚 無人將它們應(yīng)用于人們普通使用的口罩上。應(yīng)用于本發(fā)明的高透氣性亞納米級多孔聚合物 超薄膜聚合物復(fù)合膜必須是具有柔軟性，能與口罩相配合；最突出的功能是通過對空氣的 過濾達到防M 2.5、防霧霾、防病毒（即防流感、防SARS、防禽流感等）、防病菌功能的同時，還 能為佩帶者提供高透氣性功能的口罩，且佩載時讓人感覺非常舒適，可長期使用。為達到如 上目的，用于口罩的高透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜聚合物復(fù)合膜是需要具有一定的 技術(shù)和性能要求的，如，必須是具有一定韌性的，必須足夠薄和足夠均勻，既能阻擋各種對 人體有害的物質(zhì)（比如，PM 2.5、霧霾、病毒（即流感、SARS、禽流感等）、病菌、煙塵等），又能 提供充足的非常純凈的空氣?，F(xiàn)有技術(shù)中尚無適用的已知高透氣性亞納米級多孔聚合物超 薄膜聚合物復(fù)合膜。
[0011] 本 申請人:在深入研究了現(xiàn)有技術(shù)的已有物質(zhì)和膜技術(shù)的基礎(chǔ)上，在本 申請人:同日 申請的發(fā)明名稱為"高透氣性防PM2. 5、防霧霾、防病毒、防病菌的亞納濾膜口罩"另一發(fā)明 中，公開了一種亞納米級多孔聚合物超薄膜，是由均勻孔徑分布的亞納米級多孔聚合物材 料制成的超薄膜層，該亞納米級多孔聚合物超薄膜層的孔徑為20-60納米，厚度為0. 1-1 微米，該亞納米級多孔聚合物超薄膜可以用于口罩中起到防M2. 5、防霧霾、防病毒（即防流 感、防SARS、防禽流感等）、防病菌功能，由于該膜的膜層比較薄，不具有支撐效果，一般是 與多孔載體層相互緊密疊加后共同用于口罩中，對于該膜層的成型目前并沒有一種專門的 設(shè)備和工藝。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)中制備膜的技術(shù)中，有一種稱為溶液涂層的制取薄膜的方法。制造時，先 將涂層溶液經(jīng)溶液噴涂裝置均勻地噴涂在動行的多孔載體（一般為透氣性非常好和機械 強度高的多孔無紡布）上，隨后用適當(dāng)方法將其溶劑蒸發(fā)干燥成膜，所蒸發(fā)的溶劑經(jīng)冷凝 可回收重復(fù)使用，這樣既環(huán)保又經(jīng)濟，最后在載體（一般為透氣性非常好和機械強度高的 多孔無紡布）上形成薄膜。生產(chǎn)此類產(chǎn)品具有速度快、自動化程度高、效率高、組織結(jié)構(gòu)均 勻、產(chǎn)品質(zhì)量好等諸多優(yōu)勢。本 申請人:借鑒了現(xiàn)有技術(shù)的溶液涂層的方法，但是，現(xiàn)有技術(shù) 中溶液涂層的方法和設(shè)備都不能用以制備本 申請人:所述的高透氣性亞納米級多孔聚合物 超薄膜聚合物復(fù)合膜。本申請的高透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜聚合物復(fù)合膜的孔徑 范圍為20-60納米，厚度為0. 1-1微米，這樣嚴格控制的厚度和孔徑范圍的亞納米級多孔聚 合物超薄膜的制造和生產(chǎn)不僅是非常困難的，到目前為止也未見有任何報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種聚合物超薄亞納 濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備及工藝，該生產(chǎn)設(shè)備和工藝可以制備出一種透氣性 非常好、并且能防PM 2.5、防霧霾、防病毒（即防流感、防SARS、防禽流感等）、防病菌濾芯，并 能應(yīng)用到的保健和醫(yī)用口罩中。
[0014] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案：所述一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù) 生產(chǎn)設(shè)備，含有傳輸系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)，其特征在于：所述溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備還 包括溶液噴涂系統(tǒng)和干燥系統(tǒng)，所述傳輸系統(tǒng)包括由電機驅(qū)動的物料滾筒、支撐涂層傳送 帶和多個烘箱內(nèi)的輸送輥，所述物料滾筒與支撐涂層輸送帶之間通過多孔載體層原料薄片 連接，支撐涂層輸送帶與第一個烘箱內(nèi)的輸送輥通過噴涂有涂層溶液濕的高透氣性聚合物 超薄亞納濾復(fù)合膜薄片連接；所述溶液噴涂系統(tǒng)包括涂層溶液儲存容器和涂層溶液噴涂裝 置，所述涂層溶液噴涂裝置設(shè)置在支撐涂層傳送帶的上方，并通過涂層溶液輸送管道與涂 層溶液儲存容器的溶液輸出口連通，所述涂層溶液噴涂裝置噴涂口正對支撐涂層輸送帶的 上表面，在涂層溶液輸送管道上設(shè)有高精密計量泵；所述干燥系統(tǒng)包括溫度梯度可控烘箱 和預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)，所述溫度梯度可控烘箱的進口正對支撐涂層傳送帶的末端，在溫 度梯度可控烘箱上設(shè)有氮氣進口和氮氣溶劑出口，所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)的氮氣輸出管 與溫度梯度可控烘箱的氮氣進口連通；所述溫度梯度可控烘箱內(nèi)的溫度從進口到出口逐漸 上升，其溫度階梯范圍為常溫至95-200°C。
[0015] 本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：所述溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備還包括空氣吹掃冷卻護膜 器和成品復(fù)合膜濾芯存儲系統(tǒng)，空氣吹掃冷卻護膜器的兩端分別設(shè)有進出口，內(nèi)設(shè)有空氣 吹掃輔助輸送輥，可以使將涂有聚合物涂層溶液的濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜 薄片在其內(nèi)腔傳送，并在輸送過程中進行空氣吹掃；所述空氣吹掃冷卻護膜器設(shè)置在溫度 梯度可控烘箱的出口處，其進口與溫度梯度可控烘箱的出口正對，從溫度梯度可控烘箱內(nèi) 出來的涂有聚合物涂層溶液的濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄片直接被輸送到 空氣吹掃冷卻護膜器內(nèi)，在空氣吹掃冷卻護膜器上設(shè)有空氣出口和空氣進口，在空氣出口 處設(shè)有空氣出口管道，在空氣進口處設(shè)有空氣輸送凈化裝置；所述成品復(fù)合膜濾芯存儲系 統(tǒng)設(shè)置在空氣吹掃冷卻護膜器的出口處，在成品復(fù)合膜濾芯存儲系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有成品復(fù)合膜濾 芯收卷滾筒，在支撐涂層傳送帶與溫度梯度可控烘箱之間設(shè)有第一傳送輥，在溫度梯度可 控烘箱與空氣吹掃冷卻保護膜器之間設(shè)有第二傳送輥，在空氣吹掃冷卻保護膜器與成品復(fù) 合膜濾芯存儲系統(tǒng)之間設(shè)有第三傳送輥，支撐涂層傳送帶將涂有聚合物涂層溶液的濕的高 透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄片通過第一傳送輥輸送到溫度梯度可控烘箱內(nèi)烘干，再 通過第二傳送輥傳送到空氣吹掃冷卻護膜器中冷卻，最后通過第三傳送輥送入成品復(fù)合膜 濾芯存儲系統(tǒng)中收卷到成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒上進行保存。
[0016] 本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：所述溫度梯度可控烘箱的控制端通過第一電纜與計算 機控制系統(tǒng)的信號輸出端連接。
[0017] 本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)的控制端通過第二電纜與計 算機控制系統(tǒng)的信號輸出端連接。
[0018] 本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：所述涂層溶液噴涂裝置的控制端通過第三電纜與計算 機控制系統(tǒng)的信號輸出端連接。
[0019] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：在溫度梯度可控烘箱的氮氣溶劑出口處設(shè)有包括溶劑冷 凝裝裝置、冷凝的溶劑與氮氣分離裝置、冷凝的溶劑與氮氣回收循環(huán)使用裝置的溶劑氮氣 處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的溶劑冷凝裝置、冷凝的溶劑與氮氣分離裝置以及、冷凝的溶劑與氮氣 回收和循環(huán)使用裝置均是現(xiàn)有的，該處理系統(tǒng)達到既經(jīng)濟又環(huán)保的循環(huán)可持續(xù)發(fā)展的工藝 過程的目的。
[0020] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述空氣輸送凈化裝置是由無油空氣壓縮機、空氣過濾 器和空氣干燥器組成，無油空氣壓縮機、空氣過濾器和空氣干燥器（之間依次通過空氣管 道連通，經(jīng)過空氣輸送凈化裝置凈化后的空氣通過純凈干燥空氣輸送管道與空氣吹掃冷卻 護膜器的空氣進口連通。
[0021] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述溫度梯度可控烘箱的氮氣進口設(shè)置在尾端，所述氮 氣溶劑出口設(shè)置在進口端。
[0022] 本發(fā)明提供的另一種技術(shù)方案：所述一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂 層連續(xù)生產(chǎn)方法，其特征在于所述的生產(chǎn)方法按具體步驟如下：
[0023] (1)原料及設(shè)備的準備
[0024] a.將用于制作聚合物多孔載體層的多孔聚合物制成設(shè)定厚度、孔徑、和孔隙率的 聚合物多孔載體層原料薄片，并將多孔載體層原料薄片卷制在傳輸系統(tǒng)中的物料滾筒上；
[0025] b.將用于制備亞納米級多孔聚合物超薄膜層的聚合物原料用設(shè)定的溶劑溶解為 6-18wt %的聚合物溶液，并將此溶液放于涂層溶液儲存容器內(nèi)，此溶液即為所述的涂層溶 液，通過涂層溶液輸出管將涂層溶液儲存容器與涂層溶液噴涂裝置連通，并在涂層溶液輸 出管上設(shè)有高精密計量泵；
[0026] c.將預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)的氮氣吹掃口與溫度梯度可控烘箱的氮氣進口連通，并 將溫度梯度可控烘箱、預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)、涂層溶液噴涂裝置分別通過第一電纜、第二電 纜和第三電纜與計算機控制系統(tǒng)的信號輸出端連接；
[0027] (2)將物料滾筒上的多孔載體層原料薄片直接導(dǎo)入支撐涂層傳送帶上，并保證支 撐涂層傳送帶和物料滾筒的線速度一致，線速度為200-800mm/分鐘；
[0028] (3)在多孔載體層原料薄片傳送到對應(yīng)涂層溶液噴涂裝置的噴涂口時，通過計算 機控制系統(tǒng)控制涂層溶液噴涂裝置均勻的向多孔聚合物載體層原料薄片上噴涂涂層溶液， 在噴涂的過程中確保經(jīng)過涂層溶液噴涂裝置的多孔載體層原料薄片的全部位置都噴涂厚 度均勻的涂層溶液；
[0029] (4)在經(jīng)過溶液噴涂裝置之后被均勻噴涂有涂層溶液的濕的高透氣性聚合物超 薄亞納濾符合膜薄片通過支撐涂層傳送帶和第一傳送輥輸送到溫度梯度可控烘箱內(nèi)，與第 一個烘箱內(nèi)的輸送輥連接，并通過多個烘箱內(nèi)的輸送輥依次輸送至溫度梯度可控烘箱的 出口；在濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾符合膜薄片進入烘箱的同時通過計算機控制系 統(tǒng)調(diào)節(jié)烘箱內(nèi)的溫度梯度，確保溫度梯度可控烘箱內(nèi)的溫度從進口端的常溫向出口端的 95-200°C呈梯度上升，并同時開啟預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)向溫度梯度可控烘箱內(nèi)吹掃氮氣， 其氮氣吹掃流速為4-20L/min ;濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾符合膜薄片在溫度梯度可 控烘箱停留時間為20-360分鐘之后通過烘箱內(nèi)的輸送輪輸出溫度梯度可控烘箱便制成上 層為孔徑為20-60納米、厚度為0. 1-1微米的亞納米級多孔聚合物超薄膜層的成品透氣性 聚合物超薄亞納濾符合膜濾芯。
[0030] 本發(fā)明進一步的技術(shù)方案為：所述一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層 連續(xù)生產(chǎn)方法，其特征在于步驟中通過溫度梯度可控烘箱干燥后的成品透氣性聚合物超薄 亞納濾符合膜濾芯還需要經(jīng)過步驟的空氣吹掃冷卻和步驟的收卷儲存，具體步驟如下：
[0031] 步驟（5):首先準備好空氣吹掃冷卻設(shè)備，所述空氣吹掃冷卻的設(shè)備包括空氣吹 掃冷卻護膜器和設(shè)置在空氣吹掃冷卻護膜器的空氣進口處的無油空氣壓縮機、空氣過濾器 和空氣干燥器，無油空氣壓縮機的空氣出口通過空氣管道與空氣過濾器的進口連通，空氣 過濾器的空氣出口通過空氣管道與空氣干燥器連通，空氣干燥器排出的純凈干燥的空氣通 過純凈干燥空氣輸送管道通入空氣吹掃冷卻護膜器內(nèi)；在步驟（4)中干燥完成后的成品透 氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯直接通過第二傳送輥輸送到空氣吹掃冷卻護膜器內(nèi)，并 空氣過濾器和空氣干燥器將無油空氣壓縮機輸出的空氣過濾干燥后輸送到空氣吹掃冷卻 護膜器，進入空氣吹掃冷卻保護膜器內(nèi)的成品透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯在室溫 條件下，經(jīng)無濕度的清潔空氣吹掃降溫后輸出；
[0032] 步驟（6):在空氣吹掃冷卻保護膜器的出口設(shè)有成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)，在成 品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有成品復(fù)合膜濾芯收卷輥；經(jīng)過步驟中空氣吹掃冷卻保護膜 器吹掃冷卻后的成品透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯通過第三傳送輥傳送到成品復(fù) 合膜濾芯儲存系統(tǒng)內(nèi)，并由成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)內(nèi)的成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒收卷儲 存。
[0033] 本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：當(dāng)成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒上的成品透氣性聚合物超 薄亞納濾復(fù)合膜濾芯未達到需要和設(shè)定的指標(biāo)時，重復(fù)進行第2次至第N次涂層溶液的噴 涂，此時將承載有成品透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒代 替物料滾筒，另外設(shè)置一個新的成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒，重復(fù)步驟至步驟的全部操作。 [0034] 本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：所述高透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜層的孔徑范 圍為20-60納米，厚度為0. 1-1微米。
[0035] 本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：在步驟的b中用于制備亞納米級多孔聚合物超薄膜層 的聚合物原料用設(shè)定的溶劑溶解為8-12wt%的聚合物溶液。
[0036] 本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：步驟中所述溫度梯度可控烘箱溫度梯度為從進口的 40±2°C至出口的120-160°C呈直線梯度上升，濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾符合膜薄片 在溫度梯度可控烘箱停留時間為30-80分鐘。
[0037] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：在步驟中所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)向溫度梯度可控烘箱 內(nèi)吹掃純度大于99. 9%的氮氣，其氮氣吹掃流速為6-12L/min。
[0038] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述亞納米級多孔聚合物超薄膜層的聚合物原料是以下 物質(zhì)中的一種：
[0039] 聚四氟乙烯，Polytetrafluoroethylene，縮寫為 PTFE ;
[0040] 聚醚諷，Polyethersulfone，縮寫為 PES ;
[0041] 聚偏二氟乙烯，Polyvinylidene Fluoride，縮寫為 PVDF ;
[0042] 聚醚酰亞胺，Polyetherimide，縮寫為 PEI ;
[0043] 丙烯酸共聚物，Acrylic Copolymer ;
[0044] 聚酰胺，Polyamide,縮寫為 PA ;
[0045] 聚酰亞胺，Polyimides，縮寫為PI ;
[0046] 聚多芳基化合物，Polyarylates,
[0047] 聚碳酸酯，Polycarbonates,縮寫為 PC ;
[0048] 聚芳基醚或芳基醚，Poly aryl ethers 或 aryl ethers ;
[0049] 聚芳基麗或芳基麗，Poly aryl ketones 或 aryl ketones ;
[0050] 聚氨基甲酸酯；
[0051] 聚乙烯對苯二酸酯；
[0052] 纖維素乙酸酯；
[0053] 聚4-甲基戊烯；
[0054] 聚甲基硅氧烷/聚碳酸酯；
[0055] 含硅聚合物或其中的聚二甲基硅氧烷；
[0056] 娃橡膠或其中的聚醚嵌段酰胺，Polyether block amide,縮寫為PEBA。
[0057] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述的多孔載體層原料薄片（18)是以下物質(zhì)中的一種、 或兩種、或兩種以上的原料制成：
[0058] 聚四氟乙烯，Polytetrafluoroethylene，縮寫為 PTFE ;
[0059] 聚醚諷，Polyethersulfone，縮寫為 PES ;
[0060] 聚偏二氟乙烯，Polyvinylidene Fluoride，縮寫為 PVDF ;
[0061] 聚醚，Polyetherimide，縮寫為 PEI ;
[0062] 聚酯類，比如：聚對苯二甲酸乙二酯，Polyethylene Terephthalate,縮寫為PET ;
[0063] 丙烯酸共聚物，Acrylic Copolymer ;
[0064] 聚酰亞胺，Polyimides，縮寫為PI ;
[0065] 聚多芳基化合物，Polyarylates,
[0066] 聚碳酸醋，Polycarbonates，縮寫為 PC ;
[0067] 聚芳基醚或芳基醚，Poly aryl ethers 或 aryl ethers ;
[0068] 聚芳基麗或芳基麗，Poly aryl ketones 或 aryl ketones ;
[0069] 聚丙烯，Polypropylene,縮寫為 PP ;
[0070] 透氣性好的多孔性無紡布；所述多孔性無紡布材料包括，但不限于，多孔性聚酯 (Polyester)無紡布、或者多孔性聚砜（Polysulfone)無紡布、或者多孔性尼龍（Nylon)無 紡布。
[0071] 本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述用于溶解亞納米級多孔聚合物超薄膜層的聚合物原 料的溶劑選用可完全溶解亞納米級多孔聚合物超薄膜層的聚合物原料，并且在所有生產(chǎn)過 程中和操作條件下，所選用的有機溶劑均不會與聚合物原料發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。
[0072] 本發(fā)明的有益效果：
[0073] (1)本發(fā)明所述的設(shè)備是一種批處理設(shè)備，可以進行連續(xù)生產(chǎn)，采用本發(fā)明設(shè)備和 方法可以在載體層上涂設(shè)孔徑為20-60納米的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜層，該膜 層屬于亞納米級，其透氣性非常好，并且能防PM 2.5、防霧霾、防病毒（即防流感、防SARS、防 禽流感等）、防病菌，使佩載者舒適且有益健康；
[0074] (2)本發(fā)明的生產(chǎn)效率高，成品質(zhì)量好，通過嚴格的控制，使涂層的厚度均勻，并通 過梯度可控烘箱進行干燥，通過逐漸升溫的方法，對濕的膜層均勻干燥，且不會因為溫度突 然過高而影響產(chǎn)品的質(zhì)量；并且在升溫過程中通過氮氣進行吹掃，其主要作用有：1)防止 可燃性有機溶劑的燃燒（甚至爆炸）；2)有助于有機溶劑的蒸發(fā)（等價于提供溶劑蒸發(fā)所 需的高真空度）；3)有助于控制有機溶劑蒸發(fā)的速度；
[0075] (3)本發(fā)明還設(shè)有空氣吹掃冷卻保護膜器，對于干燥后的膜層再輸送到空氣吹掃 冷卻保護膜器內(nèi)進行降溫，而且輸送道空氣吹掃冷卻保護膜器內(nèi)的空氣是經(jīng)過過濾干燥的 純凈空氣，可以確保膜層在一個干燥衛(wèi)生的環(huán)境中迅速冷卻后通過物料滾筒進行收卷儲 存；
[0076] (4)在溫度梯度可控烘箱的氮氣溶劑出口設(shè)有溶劑冷凝和冷凝的溶劑與氮氣分 離、回收和循環(huán)使用系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將氮氣和溶劑分別回收，然后通過循環(huán)再次使用，這 樣不僅可以大大節(jié)約成本，而且杜絕了環(huán)境的污染。
[0077] 本發(fā)明整個工藝操作簡單、方便，設(shè)備投資成本低，生產(chǎn)效率高，成品質(zhì)量好，能夠 生產(chǎn)出高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯，不僅濾芯具有能高效防PM 2.5、防霧霾、防病 毒（即防流感、防SARS、防禽流感等）、防病菌的性能特征，而且還具有非常好的透氣性特 征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0078] 圖1是本發(fā)明所生產(chǎn)的聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0079] 圖2是本發(fā)明所生產(chǎn)的聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0080] 圖3是本發(fā)明的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0081] 圖4是測試高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的空氣滲透率試驗裝置的示 意圖；
[0082] 圖5是測試高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的病毒阻礙性能測試裝置的 示意圖；
[0083] 圖中：4一聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯；5-亞納米級多孔聚合物超薄膜層； 6a-第一層亞納米級多孔聚合物超薄膜層；6b-第二層亞納米級多孔聚合物超薄膜層； 6c-第三層亞納米級多孔聚合物超薄膜層；6-多孔載體層；13-烘箱內(nèi)的輸送輥；14 一空 氣吹掃輔助輸送輥；15-成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒；16-物料滾筒；17-計算機輔助控制 系統(tǒng)；18-多孔載體層原料薄片；19 一多孔載體層原料薄片放大效果圖；20-支撐涂層傳 送帶；21-涂層溶液儲存容器；22-涂層溶液；23-第一傳送輥；23a-第二傳送輥；23b- 第三傳送輥；24-成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)；25-涂層溶液輸送管道；26-高精密計量泵； 27-成品高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯；28-涂層溶液噴涂裝置；29-濕的高透 氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄片；30-空氣出口管道；31-高透氣性亞納米級多孔聚合 物超薄膜層的放大效果圖；32-溫度梯度可控烘箱；33-預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)；34-氮氣 進口；35-氮氣溶劑出口；36-冷凝的溶劑與氮氣處理系統(tǒng)；37-空氣吹掃冷卻護膜器； 38-第一電纜；39-第二電纜；39a-第三電纜；40-空氣出口；41 一空氣進口；42-無油 空氣壓縮機；43-空氣管道；44 一空氣過濾器；45-空氣干燥器；46-純凈干燥空氣輸送管 道；47-第二測試樣品；48-二級生物安全柜；49 一滲透氣的出口；50-氣體流速計量器； 51-病毒收集液的容器；52-病毒收集液；53-滲透氣導(dǎo)管；54-第一空氣瓶；55-空氣壓 力調(diào)節(jié)器；56-第一空氣管道；57-空氣透氣性能測試箱；58-測試箱空氣進口；59-第一 托網(wǎng)；60-第一氣體壓力表；61-透過氣體的出口；62-透過氣體的氣體管道；63-氣體流 速計量器；64-大氣連通口；65-第二空氣瓶；66-第二空氣管道；67-空氣流速控制器； 68-含試驗病毒的緩沖溶液；69-緩沖溶液的容器；70-氣霧發(fā)生器；71-含試驗病毒的 空氣導(dǎo)管；72-復(fù)合膜病毒阻礙性能的測試箱；73-含有試驗病毒的空氣進口；74-含有 試驗病毒的尾氣出口導(dǎo)管；75-第二氣體壓力表；76-空氣壓力調(diào)節(jié)器；77-含有試驗病 毒的尾氣出口；78-第二托網(wǎng)；79-滲透氣出口；100-第一測試樣品。

【具體實施方式】
[0084] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】及有關(guān)技術(shù)問題作進一步詳細的描述。圖 1中所示的是采用本發(fā)明所述的生產(chǎn)設(shè)備和方法制備的雙層聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾 芯，是由底層的多孔載體層6和敷設(shè)在多孔載體層6上的亞納米級多孔聚合物超薄膜層5 組成；圖2中所示的是采用本發(fā)明所述的生產(chǎn)設(shè)備和方法制備的多層聚合物超薄亞納濾復(fù) 合膜濾芯，包括底層的多孔載體層6和第一層亞納米級多孔聚合物超薄膜層6a、第二層亞 納米級多孔聚合物超薄膜層6b、第三層亞納米級多孔聚合物超薄膜層6c組成，最上層的第 三層亞納米級多孔聚合物超薄膜層6c的孔徑為20-60nm。
[0085] 本發(fā)明中所述的多孔載體層6是本 申請人:用現(xiàn)有技術(shù)的已知的聚合物原料制備 而成，可以是一種多孔載體原料物質(zhì)組成的一層，也可以是兩種多孔載體原料物質(zhì)依次緊 密疊加而成，本發(fā)明中不僅要求所選擇的多孔載體層6有足夠的機械強度，而且所選擇的 多孔載體層6的孔徑范圍為0. 1-1微米，具有很高的透氣率；所選擇的多孔載體層6的透氣 率至少是高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯4中的高透氣性亞納米級多孔聚合物超 薄膜層5的透氣率的20倍以上。
[0086] 本發(fā)明中所述高透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜層5是本 申請人:用現(xiàn)有技術(shù) 已知的聚合物原料制備而成；亞納米級多孔聚合物超薄膜層5可以是由均勻孔徑分布的亞 納米級多孔聚合物材料制成的超薄膜層，該亞納米級多孔聚合物超薄膜層的孔徑為20-60 納米；也可以是由不對稱孔徑分布的亞納米級多孔聚合物材料制成的超薄膜層，該亞納米 級多孔聚合物超薄膜層從接觸口罩體外表層的表面到接觸多孔載體層的表面平均孔徑從 20-60納米擴大到0. 1-1微米，該亞納米級亞納米級多孔聚合物超薄膜層其實是有多層不 同孔徑的聚合物材料在載體層上涂覆形成多層結(jié)構(gòu)，其中緊貼多孔載體層6的一層孔徑最 大，并接近多孔載體層6的孔徑，而緊貼口罩體外表層2的一層孔徑必須為20-60納米，確 保可以過濾粒徑大于60納米的PM2. 5、霧霾、病毒以及病菌，起到可以防PM2. 5、防霧霾、防 病毒（即防流感、防SARS、防禽流感等）、防病菌的功能。
[0087] 如圖3所示，本發(fā)明中所述的一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù) 生產(chǎn)設(shè)備，含有傳輸系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)，其特征在于：所述溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備還包 括溶液噴涂系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、空氣吹掃冷卻護膜器37和成品復(fù)合膜濾芯存儲系統(tǒng)24,所述 傳輸系統(tǒng)包括由電機驅(qū)動的物料滾筒16、支撐涂層傳送帶20、多個烘箱內(nèi)的輸送棍13、空 氣吹掃輔助輸送輥14和設(shè)置每個系統(tǒng)之間的傳送輥，所述溶液噴涂系統(tǒng)包括涂層溶液儲 存容器21和涂層溶液噴涂裝置28,涂層溶液儲存容器21給涂層溶液噴涂裝置28提供涂 層溶液，并通過高精密計量泵26控制流量涂層溶液輸送速度和流量，精確控制溶液噴涂裝 置28中溶液量，確保涂層溶液輸送精確和均勻，進而確?？刂仆繉泳_和均勻；所述涂層 溶液噴涂裝置28從現(xiàn)有的涂層噴涂裝置中選擇能夠均勻噴涂的涂層溶液噴涂裝置，現(xiàn)有 技術(shù)中，有很多種涂層溶液噴涂裝置，但是，對于該生產(chǎn)工藝過程中必須要選擇正確的溶液 噴涂裝置，溶液噴涂裝置的主要特征是所述噴涂裝置28能將溶液均勻和全面地噴涂到所 述多孔載體層6的表面上，并能確保從涂層溶液噴涂裝置28噴涂口經(jīng)過的多孔載體層原料 薄片18噴涂有高精確量的聚合物噴涂溶液，使其能夠達到本發(fā)明中膜層的厚度。干燥系統(tǒng) 中的溫度梯度可控烘箱32、空氣吹掃冷卻護膜器37和成品復(fù)合膜濾芯存儲系統(tǒng)24通過傳 輸系統(tǒng)依次連接，空氣吹掃冷卻保護膜器37是通過采用經(jīng)清潔和干燥預(yù)處理的室溫空氣 吹掃冷卻保護膜器37中的聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜4 ;所述空氣吹掃冷卻護膜器37的尾 端設(shè)有室溫空氣進口 41，另一端是空氣出口 40,然后通過空氣進口進入室溫空氣，并向冷 卻保護膜器37中吹掃室溫空氣而將所述聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜4冷卻到接近室溫；成 品復(fù)合膜濾芯存儲系統(tǒng)24包括一個儲存腔，在其內(nèi)部設(shè)有收卷輥，可以將進入的成品復(fù)合 膜濾芯收卷并存儲，在生產(chǎn)過程中和存儲系統(tǒng)都要求無塵條件。當(dāng)物料滾筒16將多孔載體 層原料薄片18傳送道支撐涂層傳送帶20上，再通過涂層溶液噴涂裝置28向多孔載體層原 料薄片18上均勻噴涂涂層溶液，涂有聚合物涂層溶液的濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾 復(fù)合膜薄片29通過第一傳送輥23輸送到溫度梯度可控烘箱32內(nèi)烘干，再通過第二傳送輥 23a傳送到空氣吹掃冷卻護膜器37中冷卻，最后通過第三傳送棍23b送入成品復(fù)合膜濾芯 存儲系統(tǒng)24中收卷到成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒15上進行保存。
[0088] 如圖3所示，所述溫度梯度可控烘箱32的尾端設(shè)有氮氣進口 34,進口端設(shè)有氮氣 溶劑出口 35,在氮氣進口連接有預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)33,可以向溫度梯度可控烘箱32輸送 純度大于99.9%的氮氣，其氮氣吹掃速度為4-261711^11，最佳吹掃速度為8-16171^11 ;在溫 度梯度可控烘箱32的氮氣溶劑出口 35處設(shè)有包括溶劑冷凝裝置、冷凝的溶劑與氮氣分離 裝置、冷凝的溶劑與氮氣回收和循環(huán)使用裝置的冷凝的溶劑與氮氣處理系統(tǒng)36,該系統(tǒng)中 的裝置均是現(xiàn)有的，主要是起到將溶劑冷凝，然后再將冷凝后的溶劑與氮氣分離，并分別回 收后循環(huán)使用，這個系統(tǒng)中溶劑冷凝裝置、溶劑與氮氣分離裝置以及溶劑和氮氣回收循環(huán) 利用的裝置均采用現(xiàn)有的技術(shù)，所以此處不用詳細說明，使用該系統(tǒng)可達到既經(jīng)濟又環(huán)保 的循環(huán)可持續(xù)發(fā)展的工藝過程的目的；所述溫度梯度可控烘箱32內(nèi)的溫度從進口到出口 逐漸上升，其溫度階梯范圍為常溫至95-200°C，濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄 片29在溫度梯度可控烘箱32內(nèi)停留的時間為20-360分鐘；最佳的干燥條件為所述溫度梯 度可控烘箱32溫度梯度為從進口的40±2°C至出口的120-160°C呈直線梯度上升，停留時 間為30-80分鐘。
[0089] 如圖3所示，所述溫度梯度可控烘箱32和預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)33的控制端分別 通過第一、第二電纜38、39與計算機控制系統(tǒng)17的信號輸出端連接。由計算機控制系統(tǒng)17 對溫度梯度可控烘箱32的溫度范圍和預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)33吹掃速度進行控制。
[0090] 如圖3所示，在空氣吹掃冷卻護膜器37的空氣出口 40處設(shè)有空氣出口管道30,在 空氣進口 41處設(shè)有由無油空氣壓縮機42、空氣過濾器44和空氣干燥器45組成的空氣凈化 裝置，無油空氣壓縮機42、空氣過濾器44和空氣干燥器45之間依次通過空氣管道43連通， 經(jīng)過空氣輸送凈化裝置凈化后的空氣通過純凈干燥空氣輸送管道46與空氣吹掃冷卻護膜 器的空氣進口 41連通。
[0091] 下面通過不同的實施例對聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯4的制造方法進行說明， 圖3是以下實施例中用于口罩的具有防PM 2.5、防霧霾、防病毒（即防流感、防SARS、防禽流 感等）、防病菌功能的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯4的一種制備設(shè)備，本 申請人: 將制備該濾芯的方法稱為溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)方法，所述的生產(chǎn)方法將用以下實施例進行說 明和描述。
[0092] 實施例一：本發(fā)明應(yīng)用聚醚酰亞胺作為高透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜層5 的材料，聚對苯二甲酸乙二酯作為多孔載體層6。所述聚對苯二甲酸乙二酯的材料特征表現(xiàn) 在：孔徑范圍為0. 1-1微米，厚度為0. 12毫米，孔隙率為68%。因此，所選擇的所述聚對苯 二甲酸乙二酯的材料具有足夠的機械強度和透氣性能，尤其是其優(yōu)秀的材料特征的孔徑分 布特質(zhì)非常適合作為制造高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜涂層的載體層，所述聚對苯二 甲酸乙二酯的材料為常用的商用原料，因此，所述聚對苯二甲酸乙二酯的材料制造是本發(fā) 明內(nèi)容之外的技術(shù)問題，在此不贅述。根據(jù)如上所選制造高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合 膜濾芯4的材料，以連續(xù)生產(chǎn)方式制備高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯4,其具體生 產(chǎn)步驟、過程和方法描述如下：
[0093] 1、將聚醚酰亞胺溶解在80/20(重量比）四氫呋喃（THF)或二甲基甲酰胺（DMF) 的溶劑中，形成12wt%的聚醚酰亞胺溶液；其中四氫呋喃（THF)的沸點是66°C;二甲基甲酰 胺（DMF)的沸點是153°C ;
[0094] 2、將作為多孔超薄膜載體層6的聚對苯二甲酸乙二酯襯底卷入到物料滾筒16上， 并置于所述傳輸系統(tǒng)中形成生產(chǎn)線；
[0095] 3、如圖4所示，將含所述12wt%的聚醚酰亞胺的涂層溶液引入涂層溶液儲池的容 器21中，所述涂層溶液22首先通過涂層溶液輸送管道23與高精密計量泵26相連，然后所 述涂層溶液22由高精密計量泵26經(jīng)與涂層溶液噴涂裝置28相連的涂層溶液輸送管道25 以設(shè)計預(yù)定的流量引入經(jīng)與涂層溶液噴涂裝置28 ;所述聚對苯二甲酸乙二酯的多孔載體 層6通過所述支撐涂層傳送帶20的勻速轉(zhuǎn)動經(jīng)涂層溶液噴涂裝置28將所述12wt %的聚醚 酰亞胺的溶液均勻地涂在所述聚對苯二甲酸乙二酯的多孔載體層的表面，所述涂層溶液噴 涂裝置28的操作參數(shù)通過第三電纜39a與計算機控制系統(tǒng)17相聯(lián)而控制的；經(jīng)溶液噴涂 方法在所述聚對苯二甲酸乙二酯的多孔載體層上形成12wt%的聚醚酰亞胺的涂層溶液的 聚合物涂層；
[0096] 4、如圖4所示，將涂有所述12wt%的聚醚酰亞胺的溶液的聚合物涂層溶液的濕的 高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄片29傳送到所述溫度梯度可控烘箱32中烘干，使所 述12wt%的聚醚酰亞胺的溶液在所述聚對苯二甲酸乙二酯的多孔載體層6襯底表面形成 高透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜層5,所述高透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜層5 的孔徑為46± 12納米（呈正態(tài)分布）、厚度為0. 6±0. 1微米。經(jīng)后續(xù)空氣吹掃冷卻護膜 器37的處理即得成品高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯27 ;最后所述的處理即得成 品高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯27進入成品高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜 濾芯的成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)24內(nèi)，由成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)24內(nèi)的成品復(fù)合膜濾 芯收卷滾筒15收卷起來。
[0097] 在本實施例中，如圖3所示，所述溫度梯度可控烘箱32的操作參數(shù)通過第一電纜 38與計算機控制系統(tǒng)17相聯(lián)而控制的；所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)33的操作參數(shù)通過第二 電纜39與計算機控制系統(tǒng)17相聯(lián)而控制的。所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)33的氮氣吹掃流 速為121^(5了?)/1^11，所用氮氣由吹掃系統(tǒng)33提供，所用氮氣的純度大于99.9%。所述溫 度梯度可控烘箱32的溫度梯度從溫度梯度可控烘箱32進口的40 ± 2 °C到出口的100 ± 2 °C 呈線性上升；所述溫度梯度可控烘箱32的滯留時間為36分鐘。
[0098] 在本實施例中，如圖3所示，所述溫度梯度可控烘箱32蒸發(fā)的四氫呋喃和二甲基 甲酰胺溶劑經(jīng)所述溫度梯度可控烘箱的氮氣和溶劑出口 35進入氮氣和溶劑經(jīng)冷凝和分離 處理后的氮氣和溶劑的回收和循環(huán)使用系統(tǒng)36,回收的蒸發(fā)的四氫呋喃和二甲基甲酰胺溶 劑和氮氣可重復(fù)使用，達到既經(jīng)濟又環(huán)保的循環(huán)可持續(xù)發(fā)展的工藝過程。
[0099] 在本實施例中，如圖3所示，高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜4的護膜系統(tǒng)的處 理是應(yīng)用空氣吹掃冷卻護膜器37經(jīng)室溫下的無濕度、清潔的空氣吹掃降溫，可用于除去高 透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜4經(jīng)干燥系統(tǒng)處理后仍然殘留的任何四氫呋喃和二甲基 甲酰胺溶劑，并且將高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜4的溫度降到接近室溫后轉(zhuǎn)輸?shù)匠?品高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)24。用于空氣吹掃的 所述無濕度、清潔的空氣是由無油空氣壓縮機42經(jīng)空氣管道43、空氣干燥器44、和空氣過 濾器45處理后通過空氣吹掃冷卻護膜器的空氣進口 41進入空氣吹掃冷卻護膜器46,空氣 吹掃高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜4后由空氣吹掃冷卻護膜器的空氣出口 40排出，再 經(jīng)空氣出口管道30排放。空氣吹掃的流速為60L(STP)/min。
[0100] 由上述本發(fā)明的實施例中生產(chǎn)制得的以應(yīng)用聚醚酰亞胺作為高透氣性亞納米級 多孔聚合物超薄膜層5和以聚對苯二甲酸乙二酯作為多孔載體層6的高透氣性聚合物超薄 亞納濾復(fù)合膜4命名為高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯A。
[0101] 實施例二：本發(fā)明應(yīng)用聚醚砜（Polyethersulfone，縮寫為PES)作為高透氣性亞 納米級多孔聚合物超薄膜層5的材料，聚四氟乙烯作為多孔載體層6。所述聚四氟乙烯的材 料特征表現(xiàn)在：孔徑范圍為0.05-1. 2微米，厚度為0. 14毫米，孔隙率為72%。因此，所選 擇的所述聚四氟乙烯的材料具有足夠的機械強度和透氣性能，尤其是其優(yōu)秀的材料特征的 孔徑分布特質(zhì)非常適合作為制造高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜涂層的載體層，所述聚 四氟乙烯的材料為常用的商用原料，因此，所述聚四氟乙烯的材料制造是本
【發(fā)明內(nèi)容】
之外 的技術(shù)問題，在此不贅述。根據(jù)如上所選制造高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯4的 材料，以連續(xù)生產(chǎn)方式制備高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯4,其具體生產(chǎn)步驟、過 程和方法描述如下：
[0102] 1、將聚醚砜溶解在N-甲基批咯燒酮（N-methylpyrrolidone，縮寫為NMP)的溶劑 中，形成16wt%的聚醚砜溶液，N-甲基吡咯烷酮（NMP)的沸點是202°C ;
[0103] 2、將作為多孔超薄膜載體層6的聚四氟乙烯襯底卷入到物料滾筒16上，并置于所 述傳輸系統(tǒng)中形成生產(chǎn)線；
[0104] 3、如圖3所示，將含所述16wt%聚醚砜的涂層溶液引入涂層溶液儲池的容器21 中，所述涂層溶液22首先通過涂層溶液輸送管道23與高精密計量泵26相連，然后所述涂 層溶液22由高精密計量泵26經(jīng)與涂層溶液噴涂裝置28相連的涂層溶液輸送管道25以設(shè) 計預(yù)定的流量引入經(jīng)與涂層溶液噴涂裝置28。所述聚四氟乙烯的多孔載體層6通過所述支 撐涂層傳送帶20的勻速轉(zhuǎn)動經(jīng)涂層溶液噴涂裝置28將所述16wt %聚醚砜的溶液均勻地涂 在所述聚四氟乙烯的多孔載體層的表面，所述涂層溶液噴涂裝置28的操作參數(shù)通過第三 電纜39a與計算機控制系統(tǒng)17相聯(lián)而控制的；經(jīng)溶液噴涂方法在所述聚四氟乙烯的多孔載 體層上形成16wt%聚醚砜的涂層溶液的聚合物涂層；
[0105] 4、如圖3所示，將涂有所述16wt%聚醚砜的溶液的聚合物涂層溶液的濕的高透 氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄片29傳送到所述溫度梯度可控烘箱32中烘干，使所述 16wt%聚醚砜的溶液在所述聚四氟乙烯的多孔載體層6襯底表面形成高透氣性亞納米級 多孔聚合物超薄膜層5,所述高透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜層5的孔徑為40±10納 米（呈正態(tài)分布）、厚度為〇. 8±0. 1微米。經(jīng)后續(xù)空氣吹掃冷卻護膜器37的處理即得成品 高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯27。最后所述的處理即得成品高透氣性聚合物超薄 亞納濾復(fù)合膜濾芯27進入成品高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的成品復(fù)合膜濾芯 儲存系統(tǒng)24,并卷收在成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)24內(nèi)的成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒15上。
[0106] 在本實施例中，如圖3所示，所述溫度梯度可控烘箱32的操作參數(shù)通過第一電纜 38與計算機控制系統(tǒng)17相聯(lián)而控制的；所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)33的操作參數(shù)通過第二 電纜39與計算機控制系統(tǒng)17相聯(lián)而控制的。所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)33的氮氣吹掃流 速為12L(STP)/min，所用氮氣由吹掃系統(tǒng)33提供，所用氮氣的純度大于99.9%。所述溫 度梯度可控烘箱32的溫度梯度從溫度梯度可控烘箱32的預(yù)熱的氮氣進口 34 (即溫度梯度 可控烘箱的出口端）的120±2°C線性地下降到40±2°C (即溫度梯度可控烘箱的進口端）； 所述溫度梯度可控烘箱32的滯留時間為66分鐘。
[0107] 在本實施例中，如圖3所示，所述溫度梯度可控烘箱32蒸發(fā)的N-甲基吡咯烷酮溶 劑經(jīng)所述溫度梯度可控烘箱的氮氣和溶劑出口 35進入氮氣和溶劑經(jīng)冷凝和分離處理后的 氮氣和溶劑的回收和循環(huán)使用系統(tǒng)36,回收的蒸發(fā)的N-甲基吡咯烷酮溶劑和氮氣可重復(fù) 使用，達到既經(jīng)濟又環(huán)保的循環(huán)可持續(xù)發(fā)展的工藝過程。
[0108] 在實施例二中，如圖3所示，高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜4的護膜系統(tǒng)的處 理是應(yīng)用空氣吹掃冷卻護膜器37經(jīng)室溫下的無濕度、清潔的空氣吹掃降溫，可用于除去高 透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜4經(jīng)干燥系統(tǒng)處理后仍然殘留的任何N-甲基吡咯烷酮溶 齊U，并且將高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜4的溫度降到接近室溫后轉(zhuǎn)輸?shù)匠善犯咄笟?性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)24。用于空氣吹掃的所述無濕 度、清潔的空氣是由無油空氣壓縮機42經(jīng)空氣管道43、空氣干燥器44、和空氣過濾器45處 理后通過空氣吹掃冷卻護膜器的空氣進口 41進入空氣吹掃冷卻護膜器46,空氣吹掃高透 氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜4后由空氣吹掃冷卻護膜器的空氣出口 40排出，再經(jīng)空氣出 口管道30排放?？諝獯祾叩牧魉贋?0L(STP)/min。
[0109] 由上述本發(fā)明的實施例中生產(chǎn)制得的以應(yīng)用聚醚砜作為高透氣性亞納米級多孔 聚合物超薄膜層5和以聚四氟乙烯作為多孔載體層6的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜 4命名為高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯B。
[0110] 實施例三：本發(fā)明應(yīng)用聚醚砜（Polyethersulfone，縮寫為PES)作為不對稱孔徑 分布的高透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜層5的材料，透氣性非常好的多孔性聚酯無紡 布作為多孔載體層6。所述多孔性聚酯無紡布的材料特征表現(xiàn)在：孔徑范圍為0. 08-1. 6微 米，厚度為〇. 16毫米，孔隙率為86%。所選擇的所述聚酯的材料具有足夠的機械強度和優(yōu) 秀的透氣性能，非常適合作為制造不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜涂 層的載體層，所述聚酯的材料為常用的商用原料，因此，所述聚酯的材料制造是本
【發(fā)明內(nèi)容】
之外的技術(shù)問題，在此不贅述。根據(jù)如上所選制造高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯4 的材料，以連續(xù)生產(chǎn)方式制備不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯4， 其具體生產(chǎn)步驟、過程和方法描述如下：
[0111] 1、將聚醚砜溶解在N-甲基批咯燒酮（N-methylpyrrolidone，縮寫為NMP)的溶劑 中，形成6wt%的聚醚砜溶液；其中所述N-甲基吡咯烷酮（NMP)的沸點是202°C ;
[0112] 2、將作為多孔載體層6的聚酯無紡布襯底卷入到物料滾筒16上，并置于所述傳輸 系統(tǒng)中形成生產(chǎn)線；
[0113] 3、如圖3所示，將含所述6wt%聚醚砜的涂層溶液引入涂層溶液儲存容器21中，所 述涂層溶液22首先通過涂層溶液輸送管道23與高精密計量泵26相連，然后所述涂層溶液 22由高精密計量泵26經(jīng)過與涂層溶液噴涂裝置28相連的涂層溶液輸送管道25以設(shè)計預(yù) 定的流量引入涂層溶液噴涂裝置28內(nèi)，所述聚酯的多孔載體層6通過所述支撐涂層傳送帶 20的勻速轉(zhuǎn)動，再經(jīng)涂層溶液噴涂裝置28將所述6wt %聚醚砜的溶液均勻地涂在所述聚酯 的多孔載體層的表面，所述涂層溶液噴涂裝置28的操作參數(shù)通過第三電纜39a與計算機控 制系統(tǒng)17相聯(lián)而控制的；經(jīng)溶液噴涂方法在所述聚酯的多孔載體層上形成6wt%聚醚砜的 涂層溶液的聚合物涂層6a ;
[0114] 4、如圖3所示，將涂有所述6wt%聚醚砜的溶液的聚合物涂層溶液的濕的高透氣 性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄片29傳送到所述溫度梯度可控烘箱32中烘干，使所述6wt % 聚醚砜的溶液在所述聚酯的多孔載體層6襯底表面形成孔徑為0. 5 - 2微米的不對稱孔徑 分布的多孔聚合物超薄膜層6a的外表面涂層，經(jīng)后續(xù)空氣吹掃冷卻護膜器37的處理即得 第一次涂層的半成品的不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜，第一次涂層 6a的厚度和孔徑分別為0. 05-0. 2微米和80-120納米。然后將半成品的不對稱孔徑分布的 高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜送入所述的成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)24內(nèi)；
[0115] 5、將聚醚砜溶解在N-甲基批咯燒酮（N-methylpyrrolidone，縮寫為NMP)的溶劑 中，形成12wt%的聚醚砜溶液；
[0116] 6、將所述的第一次涂層的半成品的不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納 濾復(fù)合膜濾芯重復(fù)步驟1的動作，作為涂層襯底卷入到物料滾筒16上，并置于所述傳輸系 統(tǒng)中形成生產(chǎn)線；
[0117] 7、如圖3所示，將含所述12wt%聚醚砜的涂層溶液引入涂層溶液儲存容器21中， 所述涂層溶液首先通過涂層溶液輸送管道23與高精密計量泵26相連，然后由高精密計量 泵26經(jīng)與涂層溶液噴涂裝置28相連的涂層溶液輸送管道25以設(shè)計預(yù)定的流量引入涂層 溶液噴涂裝置28內(nèi)；所述第一次涂層的半成品的不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄 亞納濾復(fù)合膜濾芯通過所述支撐涂層傳送帶20的勻速轉(zhuǎn)動再經(jīng)涂層溶液噴涂裝置28將所 述12wt%聚醚砜的溶液均勻地涂在所述第一次涂層的半成品的不對稱孔徑分布的高透氣 性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的表面，所述涂層溶液噴涂裝置28的操作參數(shù)通過第三 電纜39a與計算機控制系統(tǒng)17相聯(lián)而控制的；經(jīng)溶液噴涂方法在所述第一次涂層的半成品 的不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯上形成12wt%聚醚砜的涂層 溶液的聚合物涂層6b ;
[0118] 8、如圖3所示，將涂有所述12wt%聚醚砜的溶液的聚合物涂層溶液的濕的高透氣 性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄片傳送到所述溫度梯度可控烘箱32中烘干，使所述12wt% 聚醚砜的溶液在所述第一次涂層的半成品的不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞 納濾復(fù)合膜濾芯表面形成孔徑為80-120納米的不對稱孔徑分布的多孔聚合物超薄膜層 5的外表面涂層，經(jīng)后續(xù)空氣吹掃冷卻護膜器37的處理即得第二次涂層的半成品的不對 稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜；第二次涂層6b的厚度和孔徑分別為 0. 05-0. 2微米和60-100納米。然后處理得到的第二次涂層的半成品的不對稱孔徑分布的 高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜送入所述的成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)24內(nèi)；
[0119] 9、將聚醚砜溶解在N-甲基批咯燒酮（N-methylpyrrolidone，縮寫為NMP)的溶劑 中，形成16wt%的聚醚砜溶液；
[0120] 10、將所述的第二次涂層的半成品的不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納 濾復(fù)合膜濾芯作為涂層襯底重復(fù)步驟1的動作，卷入到物料滾筒16上，并置于所述傳輸系 統(tǒng)中形成生產(chǎn)線；
[0121] 11、如圖3所示，將含所述16wt %聚醚砜的涂層溶液引入涂層溶液儲存容器21中， 所述涂層溶液首先通過涂層溶液輸送管道23與高精密計量泵26相連，然后所述涂層溶液 22由高精密計量泵26經(jīng)與涂層溶液噴涂裝置28相連的涂層溶液輸送管道25以設(shè)計預(yù)定 的流量引入經(jīng)與涂層溶液噴涂裝置28內(nèi)；所述第二次涂層的半成品的不對稱孔徑分布的 高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯通過所述支撐涂層傳送帶20的勻速轉(zhuǎn)動，再經(jīng)涂 層溶液噴涂裝置28將所述16wt%聚醚砜的溶液均勻地涂在第二次涂層的半成品的不對 稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯表面，所述涂層溶液噴涂裝置28的 操作參數(shù)通過第三電纜39a與計算機控制系統(tǒng)17相聯(lián)而控制的；經(jīng)溶液噴涂方法在所述 第二次涂層的半成品的不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯上形成 16wt%聚醚砜的涂層溶液的聚合物涂層6c ;
[0122] 12、如圖3所示，將涂有所述16wt%聚醚砜的溶液的聚合物涂層溶液的濕的高 透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄片傳送到所述溫度梯度可控烘箱32中烘干，使所述 16wt%聚醚砜的溶液在所述第二次涂層的半成品的不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超 薄亞納濾復(fù)合膜6c，第三次涂層6c的厚度和孔徑分別為0. 3 ±0. 05微米和40 ±5納米（呈 正態(tài)分布）。經(jīng)后續(xù)空氣吹掃冷卻護膜器37的處理即得成品的不對稱孔徑分布的高透氣性 聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯27 ;最后將處理得到的成品不對稱孔徑分布的高透氣性聚 合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯27進入所述的成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)24內(nèi)；
[0123] 在實施例三中，如圖3所示，所述溫度梯度可控烘箱32的操作參數(shù)通過第一電纜 38與計算機控制系統(tǒng)17相聯(lián)而控制的；所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)33的操作參數(shù)通過第二 電纜39與計算機控制系統(tǒng)17相聯(lián)而控制的。所用氮氣由氮氣吹掃系統(tǒng)33提供，氮氣的純 度大于99. 9%，且所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)33的氮氣吹掃流速為12L(STP)/min。對于所 述的第一次涂層、第二次涂層、和第三次涂層所述溫度梯度可控烘箱32的溫度梯度分別從 溫度梯度可控烘箱32的預(yù)熱的氮氣進口 34(即溫度梯度可控烘箱的出口端）的106±2°C、 112±2°C、和120±2°C線性地下降到40±2°C (即溫度梯度可控烘箱的進口端）；所述溫度 梯度可控烘箱32的滯留時間均為66分鐘。
[0124] 在實施例三中，如圖3所示，在所述的第一次涂層、第二次涂層、和第三次涂層種 中，所述溫度梯度可控烘箱32蒸發(fā)的N-甲基吡咯烷酮溶劑經(jīng)所述溫度梯度可控烘箱的氮 氣和溶劑出口 35進入氮氣和溶劑經(jīng)冷凝和分離處理后的氮氣和溶劑的回收和循環(huán)使用系 統(tǒng)36,回收的蒸發(fā)的N-甲基吡咯烷酮溶劑和氮氣可重復(fù)使用，達到既經(jīng)濟又環(huán)保的循環(huán)可 持續(xù)發(fā)展的工藝過程。
[0125] 在實施例三中，如圖3所示，在第一次涂層、第二次涂層、和第三次涂層中，不對稱 孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯、不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超 薄亞納濾復(fù)合膜濾芯、不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的護膜系 統(tǒng)的處理都是應(yīng)用空氣吹掃冷卻護膜器37經(jīng)室溫下的無濕度、清潔的空氣吹掃降溫，可用 于除去三次涂層經(jīng)干燥系統(tǒng)處理后仍然殘留的任何N-甲基吡咯烷酮溶劑，并且將第一次 涂層、第二次涂層、和第三次涂層所形成的半成品或者成品不對稱孔徑分布的高透氣性聚 合物超薄亞納濾復(fù)合膜的溫度降到接近室溫后轉(zhuǎn)輸?shù)桨氤善坊蛘叱善返牟粚ΨQ孔徑分布 的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜的成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)24。用于空氣吹掃的所 述無濕度、清潔的空氣是由無油空氣壓縮機42經(jīng)空氣管道43、空氣干燥器44、和空氣過濾 器45處理后通過空氣吹掃冷卻護膜器的空氣進口 41進入空氣吹掃冷卻護膜器46,空氣吹 掃半成品或者成品的不對稱孔徑分布的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜后由空氣吹掃 冷卻護膜器的空氣出口 40排出，再經(jīng)空氣出口管道30排放?？諝獯祾叩牧魉贋?0L(STP)/ min〇
[0126] 由本發(fā)明實施例三生產(chǎn)制得的以應(yīng)用聚醚砜作為不對稱孔徑分布的高透氣性亞 納米級多孔聚合物超薄膜層5和以聚酯作為多孔載體層6的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù) 合膜4命名為高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯C。由于這種多層涂層的工藝方法可 嚴格控制每一涂層的孔徑分布，因此，其所述不對稱孔徑分布的高透氣性亞納米級多孔聚 合物超薄膜層5的透氣性能極其優(yōu)秀，分離層（即最后涂層的孔徑分布可嚴格控制在所設(shè) 計的范圍內(nèi)。
[0127] 申請人:對其制造的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯A、高透氣性聚合物超 薄亞納濾復(fù)合膜濾芯B和高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯C的空氣的透氣滲透率和 病毒阻礙性能進行了試驗，下面簡要描述相關(guān)試驗的檢測方法和試驗結(jié)果。
[0128] 在本發(fā)明中，具體空氣透氣性測試方法的過程和步驟如下：所述高透氣性聚合物 超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的空氣透氣性能可應(yīng)用圖4所示的用于檢測復(fù)合膜的空氣透氣性 能的試驗裝置直接測試。該試驗裝置的主要部件包括第一空氣瓶54,第一空氣壓力調(diào)節(jié)器 55,空氣透氣性能測試箱57,第一氣體壓力表60,和氣體流速計量器63。第一空氣瓶54中的 空氣純度將大于99. 99 %，其空氣組成為20. 98 % (摩爾）的氧氣和79. 02 % (摩爾）的氮 氣。氣體壓力表60上所顯示的壓力為表壓（即P - Pa，其中P為氣體壓力，Pa為大氣壓力） 或者稱為與外界的大氣壓力差。用于高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的空氣透氣性 能測試箱57中的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的直徑為190毫米，高透氣性聚合 物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯透氣性有效測試直徑為168毫米，其外徑11毫米將用于高透氣性 聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯周邊的密封。因此復(fù)合膜透氣性有效測試面積為?22156平 方毫米（或者221. 56平方厘米）。
[0129] 申請人:從實施例一制備的所述高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯A中隨機 用直徑為190毫米的穿孔機沖壓出3個樣品，并且用標(biāo)簽分別標(biāo)明為樣品A1、樣品A2、和樣 品A3。以下就具體測試方法的過程和步驟描述如下：
[0130] 1、將所述第一測試樣品100,即高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的樣品 A1，按圖4所示，安裝在高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯空氣透氣性能測試箱57中， 所述高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯A的聚醚酰亞胺高透氣性亞納米級多孔聚合 物超薄膜層與第一空氣管道56相通，所述高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯A的聚對 苯二甲酸乙二酯的多孔載體層與用于支撐高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的細網(wǎng) 片狀第一托網(wǎng)59相接觸并與高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯空氣透氣性能測試部 件的滲透氣出口 61相通，在所述高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯A的聚醚酰亞胺高 透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜層的一側(cè)將用一 0-形圈進行密封；
[0131] 2、打開圖4所示的第一空氣瓶54,并將第一空氣瓶54上的壓力調(diào)節(jié)器的表壓（即 與外界的大氣壓力差）設(shè)置為?5kPa，將第一空氣管道56上的第一空氣壓力調(diào)節(jié)器55最 終經(jīng)調(diào)節(jié)將第一氣體壓力表60控制為5. OkPa，通過如圖4所示的氣體流速計量器63測量 在穩(wěn)定狀態(tài)下的所述所述高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的空氣滲透率；
[0132] 3、將第一空氣管道56上的壓力調(diào)節(jié)器55根據(jù)第一氣體壓力表60分別設(shè)置為 10. 0、15. 0、20. 0、25. 0、和30. OkPa，通過圖4所示的氣體流速計量器63測量在設(shè)置的每一 個表壓下的穩(wěn)定狀態(tài)下的所述高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的空氣滲透率；
[0133] 4、關(guān)閉第一空氣瓶54,然后將空氣管道56上的第一空氣壓力調(diào)節(jié)器55根據(jù)第一 氣體壓力表60設(shè)置為小于lkPa，然后將試驗裝置內(nèi)的所有空氣排放出，最后將高透氣性聚 合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯空氣透氣性能測試箱57拆卸并仔細拿出所述高透氣性聚合物 超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的樣品，并可對其進行其它檢測和分析。
[0134] 重復(fù)如上所述的應(yīng)用檢測高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的空氣滲透性 能的試驗裝置的具體測試方法的過程和步驟，可獲得所述高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合 膜濾芯A的樣品A2和樣品A3的空氣滲透率。對所述高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾 芯A的樣品A1、樣品A2、和樣品A3的空氣的透氣滲透率的實驗結(jié)果列入表1，其詳細數(shù)據(jù)如 下：
[0135] 表1 :高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯A的空氣透氣滲透率實驗結(jié)果
[0136]

【權(quán)利要求】
1. 一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，含有傳輸系統(tǒng)和計算 機控制系統(tǒng)，其特征在于：所述溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備還包括溶液噴涂系統(tǒng)和干燥系統(tǒng)，所 述傳輸系統(tǒng)包括由電機驅(qū)動的物料滾筒（16)、支撐涂層傳送帶（20)和多個烘箱內(nèi)的輸送 輥（13)，所述物料滾筒（16)與支撐涂層輸送帶（20)之間通過多孔載體層原料薄片（18) 連接，支撐涂層輸送帶（20)與第一個烘箱內(nèi)的輸送輥（13)通過噴涂有涂層溶液濕的高透 氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄片（29)連接；所述溶液噴涂系統(tǒng)包括涂層溶液儲存容器 (21)和涂層溶液噴涂裝置（28)，所述涂層溶液噴涂裝置（28)設(shè)置在支撐涂層傳送帶（20) 的上方，并通過涂層溶液輸送管道（25)與涂層溶液儲存容器（21)的溶液輸出口連通，所述 涂層溶液噴涂裝置（28)噴涂口正對支撐涂層輸送帶（20)的上表面，在涂層溶液輸送管道 (25)上設(shè)有高精密計量泵（26);所述干燥系統(tǒng)包括溫度梯度可控烘箱（32)和預(yù)熱的氮氣 吹掃系統(tǒng)（33)，所述溫度梯度可控烘箱（32)的進口正對支撐涂層傳送帶（20)的末端，在溫 度梯度可控烘箱（32)上設(shè)有氮氣進口（34)和氮氣溶劑出口（35)，所述預(yù)熱的氮氣吹掃系 統(tǒng)（33)的氮氣輸出管與溫度梯度可控烘箱的氮氣進口（34)連通；所述溫度梯度可控烘箱 (32)內(nèi)的溫度從進口到出口逐漸上升，其溫度階梯范圍為常溫至95-200°C。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè) 備，其特征在于：所述溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備還包括空氣吹掃冷卻護膜器（37)和成品復(fù)合 膜濾芯存儲系統(tǒng)（24)，所述空氣吹掃冷卻護膜器（37)設(shè)置在溫度梯度可控烘箱（32)的 出口處，在空氣吹掃冷卻護膜器（37)內(nèi)設(shè)有空氣吹掃輔助輸送輥（14)，在空氣吹掃冷卻護 膜器（37)上設(shè)有空氣出口（40)和空氣進口（41)，在空氣出口（40)處設(shè)有空氣出口管道 (30)，在空氣進口（41)處設(shè)有空氣輸送凈化裝置；所述成品復(fù)合膜濾芯存儲系統(tǒng)（24)設(shè)置 在空氣吹掃冷卻護膜器（37)的出口處，在成品復(fù)合膜濾芯存儲系統(tǒng)（24)內(nèi)設(shè)有成品復(fù)合 膜濾芯收卷滾筒（15)，在支撐涂層傳送帶（20)與溫度梯度可控烘箱（32)之間設(shè)有第一傳 送輥（23)，在溫度梯度可控烘箱（32)與空氣吹掃冷卻保護膜器（29)之間設(shè)有第二傳送輥 (23a)，在空氣吹掃冷卻保護膜器（29)與成品復(fù)合膜濾芯存儲系統(tǒng)（24)之間設(shè)有第三傳送 輥（23b)，支撐涂層傳送帶（20)將涂有聚合物涂層溶液的濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾 復(fù)合膜薄片（29)通過第一傳送輥（23)輸送到溫度梯度可控烘箱（32)內(nèi)烘干，再通過第二 傳送輥（23a)傳送到空氣吹掃冷卻護膜器（37)中冷卻，最后通過第三傳送輥（23b)送入成 品復(fù)合膜濾芯存儲系統(tǒng)（24)中收卷到成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒（15)上進行保存。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè) 備，其特征在于：所述溫度梯度可控烘箱（32)的控制端通過第一電纜（38)與計算機控制系 統(tǒng)（17)的信號輸出端連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè) 備，其特征在于：所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)（33)的控制端通過第二電纜（39)與計算機控制 系統(tǒng)（17)的信號輸出端連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè) 備，其特征在于：所述涂層溶液噴涂裝置（28)的控制端通過第三電纜（39a)與計算機控制 系統(tǒng)（17)的信號輸出端連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè) 備，其特征在于：在溫度梯度可控烘箱（32)的氮氣溶劑出口（35)處設(shè)有包括溶劑冷凝裝裝 置、冷凝的溶劑與氮氣分離裝置、冷凝的溶劑與氮氣回收循環(huán)使用裝置的溶劑氮氣處理系 統(tǒng)（36)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè) 備，其特征在于：所述空氣輸送凈化裝置是由無油空氣壓縮機（42)、空氣過濾器（44)和空 氣干燥器（45)組成，無油空氣壓縮機（42)、空氣過濾器（44)和空氣干燥器（45)之間依次 通過空氣管道（43)連通，經(jīng)過空氣輸送凈化裝置凈化后的空氣通過純凈干燥空氣輸送管 道（46)與空氣吹掃冷卻護膜器的空氣進口（41)連通。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)設(shè) 備，其特征在于：所述溫度梯度可控烘箱（32)的氮氣進口（34)設(shè)置在尾端，所述氮氣溶劑 出口（35)設(shè)置在進口端。
9. 一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)方法，其特征在于所述的生 產(chǎn)方法按具體步驟如下： (1) 原料及設(shè)備的準備 a. 將用于制作聚合物多孔載體層￠)的多孔聚合物制成設(shè)定厚度、孔徑、和孔隙率的 聚合物多孔載體層原料薄片（18)，并將多孔載體層原料薄片（18)卷制在傳輸系統(tǒng)中的物 料滾筒（16)上； b. 將用于制備亞納米級多孔聚合物超薄膜層（5)的聚合物原料用設(shè)定的溶劑溶解為 6-18wt %的聚合物溶液，并將此溶液放于涂層溶液儲存容器（21)內(nèi)，此溶液即為所述的涂 層溶液（22)，通過涂層溶液輸出管（25)將涂層溶液儲存容器（21)與涂層溶液噴涂裝置 (28)連通，并在涂層溶液輸出管（25)上設(shè)有高精密計量泵（26); c. 將預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)（33)的氮氣吹掃口與溫度梯度可控烘箱（32)的氮氣進 口（34)連通，并將溫度梯度可控烘箱（32)、預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)（33)、涂層溶液噴涂裝置 (28)分別通過第一電纜（38)、第二電纜（39)和第三電纜（39a)與計算機控制系統(tǒng)（17)的 信號輸出端連接； (2) 將物料滾筒（16)上的多孔載體層原料薄片（18)直接導(dǎo)入支撐涂層傳送帶（20) 上，并保證支撐涂層傳送帶（20)和物料滾筒（16)的線速度一致，線速度為200-800mm/分 鐘； (3) 在多孔載體層原料薄片（18)傳送到對應(yīng)涂層溶液噴涂裝置（28)的噴涂口時，通 過計算機控制系統(tǒng)（17)控制涂層溶液噴涂裝置（28)均勻的向多孔聚合物載體層原料薄片 (11)上噴涂涂層溶液，在噴涂的過程中確保經(jīng)過涂層溶液噴涂裝置（28)的多孔載體層原 料薄片（18)的全部位置都噴涂厚度均勻的涂層溶液（22); (4) 在經(jīng)過溶液噴涂裝置（28)之后被均勻噴涂有涂層溶液的濕的高透氣性聚合物超 薄亞納濾符合膜薄片（29)通過支撐涂層傳送帶（20)和第一傳送輥（23)輸送到溫度梯度 可控烘箱（32)內(nèi)，與第一個烘箱內(nèi)的輸送輥（13)連接，并通過多個烘箱內(nèi)的輸送輥（13) 依次輸送至溫度梯度可控烘箱（32)的出口；在濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾符合膜薄 片（29)進入烘箱的同時通過計算機控制系統(tǒng)（17)調(diào)節(jié)烘箱內(nèi)的溫度梯度，確保溫度梯度 可控烘箱（32)內(nèi)的溫度從進口端的常溫向出口端的95-200°C呈梯度上升，并同時開啟預(yù) 熱的氮氣吹掃系統(tǒng)（33)向溫度梯度可控烘箱（32)內(nèi)吹掃氮氣，其氮氣吹掃流速為4-20L/ min ;濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜薄片（29)在溫度梯度可控烘箱（32)停留時 間為20-360分鐘之后通過烘箱內(nèi)的輸送輪輸出溫度梯度可控烘箱便制成最上層為孔徑 20-60納米的亞納米級多孔聚合物超薄膜層的成品透氣性聚合物超薄亞納濾符合膜濾芯 (27)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn)方 法，其特征在于步驟（4)中通過溫度梯度可控烘箱（32)干燥后的成品透氣性聚合物超薄亞 納濾符合膜濾芯（27)還需要經(jīng)過步驟（5)的空氣吹掃冷卻和步驟（6)的收卷儲存，具體步 驟如下： 步驟（5):首先準備好空氣吹掃冷卻設(shè)備，所述空氣吹掃冷卻設(shè)備包括空氣吹掃冷卻 護膜器（37)和設(shè)置在空氣吹掃冷卻護膜器的空氣進口（41)處的無油空氣壓縮機（42)、空 氣過濾器（44)和空氣干燥器（45)，無油空氣壓縮機（42)的空氣出口通過空氣管道與空氣 過濾器（44)的進口連通，空氣過濾器（44)的空氣出口通過空氣管道與空氣干燥器（45)連 通，空氣干燥器（45)排出的純凈干燥的空氣通過純凈干燥空氣輸送管道（46)通入空氣吹 掃冷卻護膜器（37)內(nèi)；在步驟（4)中干燥完成后的成品透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜 濾芯（27)直接通過第二傳送輥（23a)輸送到空氣吹掃冷卻護膜器（37)內(nèi)，并空氣過濾器 (44)和空氣干燥器（45)將無油空氣壓縮機（42)輸出的空氣過濾干燥后輸送到空氣吹掃冷 卻護膜器（37)，進入空氣吹掃冷卻保護膜器（37)內(nèi)的成品透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合 膜濾芯（27)在室溫條件下，經(jīng)無濕度的清潔空氣吹掃降溫后輸出； 步驟（6):在空氣吹掃冷卻保護膜器（37)的出口設(shè)有成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)（24)， 在成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)（24)內(nèi)設(shè)有成品復(fù)合膜濾芯收卷輥（15);經(jīng)過步驟（5)中空 氣吹掃冷卻保護膜器吹掃冷卻后的成品透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯（27)通過第 三傳送輥（23b)傳送到成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng)（24)內(nèi)，并由成品復(fù)合膜濾芯儲存系統(tǒng) (24)內(nèi)的成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒（15)收卷儲存。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn) 方法，其特征在于：當(dāng)成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒（15)上的成品透氣性聚合物超薄亞納濾 復(fù)合膜濾芯（27)未達到需要和設(shè)定的指標(biāo)時，重復(fù)進行第2次至第N次涂層溶液的噴涂， 此時將承載有成品透氣性聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯（27)的成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒 (15)代替物料滾筒（16)，另外設(shè)置一個新的成品復(fù)合膜濾芯收卷滾筒（15)，重復(fù)步驟（1) 至步驟（6)的全部操作。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9或10或11所述的一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層 連續(xù)生產(chǎn)方法，其特征在于：所述高透氣性亞納米級多孔聚合物超薄膜層（5)的孔徑范圍 為20-60納米，厚度為0. 1-1微米。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9或10或11所述的一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層 連續(xù)生產(chǎn)方法，其特征在于：在步驟（1)的b中用于制備亞納米級多孔聚合物超薄膜層（5) 的聚合物原料用設(shè)定的溶劑溶解為8-12wt%的聚合物溶液。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9或10或11所述的一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層 連續(xù)生產(chǎn)方法，其特征在于：步驟（4)中所述溫度梯度可控烘箱（32)溫度梯度為從進口的 40±2°C至出口的120-160°C呈直線梯度上升，濕的高透氣性聚合物超薄亞納濾符合膜薄片 (29)在溫度梯度可控烘箱（32)停留時間為30-80分鐘。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9或10或11所述的一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層 連續(xù)生產(chǎn)方法，其特征在于：在步驟（4)中所述預(yù)熱的氮氣吹掃系統(tǒng)（33)向溫度梯度可控 烘箱（32)內(nèi)吹掃純度大于99. 9%的氮氣，其氮氣吹掃流速為6-12L/min。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9或10或11所述的一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層 連續(xù)生產(chǎn)方法，其特征在于：所述亞納米級多孔聚合物超薄膜層（5)的聚合物原料是以下 物質(zhì)中的一種： 聚四氟乙烯，Polytetrafluoroethylene，縮寫為 PTFE ; 聚醚諷，Polyethersulfone，縮寫為 PES ; 聚偏二氟乙烯，Polyvinylidene Fluoride,縮寫為 PVDF ; 聚醚酰亞胺，Polyetherimide，縮寫為PEI ; 丙烯酸共聚物，Acrylic Copolymer ; 聚酰胺，Polyamide，縮寫為PA ; 聚酰亞胺，Polyimides，縮寫為PI ; 聚多芳基化合物，Polyarylates， 聚碳酸酯，Polycarbonates，縮寫為PC ; 聚芳基醚或芳基醚，Poly aryl ethers或aryl ethers ; 聚芳基麗或芳基麗，Poly aryl ketones 或 aryl ketones ; 聚氨基甲酸酯； 聚乙烯對苯二酸酯； 纖維素乙酸酯； 聚4-甲基戊烯； 聚甲基硅氧烷/聚碳酸酯； 含硅聚合物或其中的聚二甲基硅氧烷； 娃橡膠或其中的聚醚嵌段酰胺，Polyether block amide,縮寫為PEBA。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9或10或11所述的一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層 連續(xù)生產(chǎn)方法，其特征在于：所述的多孔載體層原料薄片（18)是以下物質(zhì)中的一種、或兩 種、或兩種以上的原料制成： 聚四氟乙烯，Polytetrafluoroethylene，縮寫為 PTFE ; 聚醚諷，Polyethersulfone，縮寫為 PES ; 聚偏二氟乙烯，Polyvinylidene Fluoride,縮寫為 PVDF ; 聚醚，Polyetherimide，縮寫為 PEI ; 聚酯類，比如：聚對苯二甲酸乙二酯，Polyethylene Terephthalate,縮寫為PET ; 丙烯酸共聚物，Acrylic Copolymer ; 聚酰亞胺，Polyimides，縮寫為PI ; 聚多芳基化合物，Polyarylates， 聚碳酸酯，Polycarbonates，縮寫為PC ; 聚芳基醚或芳基醚，Poly aryl ethers或aryl ethers ; 聚芳基麗或芳基麗，Poly aryl ketones 或 aryl ketones ; 聚丙烯，Polypropylene,縮寫為PP ; 透氣性好的多孔性無紡布；所述多孔性無紡布材料包括，但不限于，多孔性聚酯 (Polyester)無紡布、或者多孔性聚砜（Polysulfone)無紡布、或者多孔性尼龍（Nylon)無 紡布。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的一種聚合物超薄亞納濾復(fù)合膜濾芯的溶液涂層連續(xù)生產(chǎn) 方法，其特征在于：所述用于溶解亞納米級多孔聚合物超薄膜層（5)的聚合物原料的溶劑 選用可完全溶解亞納米級多孔聚合物超薄膜層（5)的聚合物原料，并且在所有生產(chǎn)過程中 和操作條件下，所選用的有機溶劑均不會與聚合物原料發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。
【文檔編號】B01D39/16GK104056494SQ201410323246
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】楊嘉俊 申請人:武漢科宇唯爾復(fù)合材料有限公司