一种耐水全热交换纸的制备方法
技术领域
本发明涉及空调和新风系统的环保节能材料领域，具体涉及一种耐水全热交换纸的制备方法。
背景技术
空调和新风系统具有调节空气温度及空气流通的功能，同时由于气体交换原因，不可避免的带来热量(或冷量)的大量损失。因此，利用空气热交换器能够节省大量的能源。空气热交换器有两大类，即显热回收和全热回收。显热回收主要是利用干空气的冷热平衡减少能耗，但是不能回收空气中的水分能量。实际上水分所带来的潜热并不低，因此显热回收的节能效果并不理想。全热回收方式可以大幅度提高节能效果，目前主要有转轮交换器和全热交换芯块两类。转轮交换器效率高、寿命长，但是由于体积大，适用于工业场合。全热交换芯块适用于家用设备，目前主要以全热交换纸为主，具有可降解、低成本的优势。然而全热交换纸是纤维素材料，容易滋长细菌和霉菌，一旦遇到液态水就容易报废，使用寿命仅为1～2年。因此，开发耐水全热交换纸具有极高的应用价值和社会价值。
中国专利CN02802078.2公开了一种全热交换纸，通过在厚度低于100μm的无孔纤维素材料上施加吸湿剂，得到高传热、高透湿、阻隔空气的全热交换纸，20℃、65％相对湿度下的透湿率超过1000g/m2/24h。然而纤维素材料极易被微生物侵蚀，往往由于新风系统的狭小空间引起发霉，不利于居住健康；同时由于吸湿剂极易吸收空气中的水分进一步加剧霉变，一旦遇水就报废，提高了维护成本。
中国专利CN201310041806.0公开了一种抗菌防霉的全热交换膜，通过在纤维素纸、无纺布等基材上涂布含有高聚物、多孔材料抗菌剂和吸湿剂的功能层，从而获得抗菌防霉、高焓交换效率的全热交换膜。然而该专利所使用的高聚物为水溶性材料，添加吸湿剂后会溶胀甚至溶解，导致抗菌效果难以持久，甚至可出现全热交换膜漏气失效的后果。
本发明开发的全热交换膜具有较高的透湿率和气密性，同时具有良好的耐水性和持续的抗菌防霉效果，具有创新性。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种耐水全热交换膜的制备方法，具有较高的透湿率和气密性，同时具有良好的耐水性和持续的抗菌防霉效果，将其应用到新风系统中具有高效节能、健康、维护成本低等优点。
本发明采用如下技术方案：
一种耐水全热交换膜的制备方法，包括以下步骤：
将高分子成膜物质和抗菌防霉材料加入到溶剂中，混合均匀，经滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将涂布溶液涂布到低透气度纸张上，干燥得到全热交换膜。
本发明中，低透气度纸张具有合理的孔隙率和孔径，为形成耐水全热交换膜提供高透湿的基础。高分子成膜物质和抗菌防霉材料能够均匀溶解在溶剂中，涂布到低透气度纸张后可形成致密的保护膜，具有防水、抗菌防霉等效果。
所述的高分子成膜物质为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、二醋酸纤维素、乙基纤维素、磺化聚苯醚、对苯二甲酸-乙二醇-聚醚多元醇聚酯弹性体中的一种或两种以上(包括两种)。所述的高分子成膜物质含有一定比例的极性官能团和非极性官能团，其中极性官能团可促进水分子的渗透，而非极性官能团则保证高分子成膜物质和抗菌剂不被水分溶解。优选聚氨酯、磺化聚苯醚、对苯二甲酸-乙二醇-聚醚多元醇聚酯弹性体中的一种或两种以上(包括两种)。
所述的抗菌防霉材料为苯扎氯胺、醋酸锌、醋酸银、纳米银抗菌剂、甲基塞唑啉酮中的一种或两种以上(包括两种)。所述的抗菌防霉材料具有良好的溶解性和高效抗菌性，因此可均匀稳定地分布于全热交换膜中，达到高效、持久的抗菌防霉效果。优选醋酸锌、醋酸银中的一种或一种以上。
所述的溶剂为乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、丁酮、戊酮、氯仿、二氯乙烷、环己烷、甲基环己烷、石油醚、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、乙二醇单丁醚中的一种或两种以上(包括两种)。所述的溶剂能够快速溶解高分子成膜物质和抗菌剂，同时具有低沸点、低毒的优势。
所述的高分子成膜物质的固含量为3～20％，优选为5～10％。
所述的抗菌防霉材料与高分子成膜物质的质量比为0.001～0.02，优选为0.005～0.01。
所述的高分子成膜物质为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，所述的抗菌防霉材料为苯扎氯胺，所述的溶剂为质量百分数70％环己烷和质量百分数30％异丙醇组成的混合溶剂。所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯扎氯胺与溶剂的重量比为5～15：0.001～0.1：80～100，最优选为10：0.01：90。
所述的高分子成膜物质为聚氨酯乳液和水性固化剂，所述的抗菌防霉材料为纳米银抗菌剂，所述的溶剂为去离子水。所述的聚氨酯乳液、水性固化剂、纳米银抗菌剂与去离子水的重量比为5～15：0.5～5：0.001～0.1：15～45，最优选为10：2：0.04：28。
所述的高分子成膜物质为磺化聚醚砜，所述的抗菌防霉材料为甲基塞唑啉酮，所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。所述的磺化聚醚砜、甲基塞唑啉酮与N,N-二甲基甲酰胺的重量比为5～15：0.001～0.1：80～100，最优选为10：0.08：90。
所述的涂布溶液的粘度为100～3000cP，优选为600～1500cP。
所述的网纹辊的涂布厚度为10～50μm，优选为10～30μm。
所述的低透气度纸张为聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜。
所述的低透气度纸张的孔隙率为80％～90％。
所述的低透气度纸张的透气度为400～600s/100ml、孔径为0.05～2μm、紧度为0.6-1.2g/cm3、厚度为15～40μm，优选的透气度为400～600s/100ml、孔径为0.1～0.5μm、紧度为0.8-1.2g/cm3、厚度为25～40μm。
最优选的，一种耐水全热交换膜的制备方法，包括以下步骤：
将10重量份常州市科特化工有限公司生产的磺化聚醚砜和0.08重量份杭州罗川化工有限公司生产的型号为BIT-20的甲基塞唑啉酮加入到90重量份的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌24h至充分溶解，经800目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将涂布溶液以10μm涂布厚度涂布到聚偏氟乙烯微孔膜上，聚偏氟乙烯微孔膜采用江苏蓝天沛尔膜业有限公司生产的孔隙率为90％的产品，并在150℃下干燥，得到耐水全热交换膜。
该方法制备的耐水全热交换膜的透湿量kg/(m224h)可达2.8，焓效率可达70％，性能十分优异。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、低透气度纸张和优选的高分子成膜物质共同形成高透湿率、致密性的全热交换膜，无需使用吸湿剂，避免纸张受潮。
2、优选的高分子成膜物质能够不被水溶解，显著提高纸张和抗菌剂的耐水性。
3、优选的高效抗菌剂能够均匀溶解于于高分子成膜物质中，不会出现分布不均、被水分带走等情况，长效抗菌防霉。
4、本发明的全热交换膜具有高达1800～3000g/m2/24h的透湿量，湿强度，抗菌99.9％，防霉0级，具有长达5年以上的实验寿命。
5、本发明制备的全热交换膜具有较高的透湿量，应用该全热交换膜能够获得高焓交换效率、高气密性、抗菌防霉的全热交换芯块，具有良好的应用前景。
具体实施方式
实施例中如无特别说明，出现的份数均为重量份。
实施例1
室温25℃下将10份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(美国陶氏杜邦，40L-03)和0.01份苯扎氯胺(枣庄市凯瑞化工有限公司)加入到90份的质量百分数70％环己烷和质量百分数30％异丙醇组成的混合溶剂中，搅拌24h至完全溶解。经800目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将10μm厚的涂布溶液涂布到聚乙烯微孔膜(美国陶氏杜邦，特卫强1056，孔隙率为80％)上，并在50℃下干燥，得到耐水全热交换膜。
实施例2
室温25℃下将10份聚氨酯乳液(万华化学集团，
实施例3
室温25℃下将10份磺化聚醚砜(常州市科特化工有限公司)和0.08份甲基塞唑啉酮(杭州罗川化工有限公司，BIT-20)加入到90份的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌24h至充分溶解。经800目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将10μm厚的涂布溶液涂布到聚偏氟乙烯微孔膜(江苏蓝天沛尔膜业有限公司，孔隙率为90％)上，并在150℃下干燥，得到耐水全热交换膜。
对比例1
95℃下将6份聚乙烯醇(安徽皖维集团有限责任公司，PVA-1799)、0.3份戊二醛、0.2份浓盐酸和0.05份纳米银抗菌剂(晋大纳米科技(厦门)有限公司，JDTKS-001)加入到94份的去离子水中，搅拌至分散均匀。经200目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将10μm厚的涂布溶液涂布到聚丙烯微孔膜(芜湖华美微孔滤膜厂，孔隙率为85％)上，并在80℃下干燥，得到复合膜。
对比例2
室温25℃下将10份苯乙烯-丁二烯共聚物(巴陵石化YH-503)和0.06份纳米银抗菌剂(晋大纳米科技(厦门)有限公司，JDTKS-001)加入到90份的甲苯中，搅拌24h至充分溶解。经800目的滤网过滤，用网纹辊将10μm厚的溶液涂布到聚丙烯微孔膜(芜湖华美微孔滤膜厂，孔隙率为85％)上，并在80℃下干燥，得到复合膜。
透湿量测试方法：在23±2℃、50±2％相对湿度下，参照《GBT12704.2-2009纺织品织物透湿性试验方法第2部分：蒸发法》的方法A，期具体结果如表1所示：
表1.
同时，本发明实施例1～3的全热交换膜具有高达2500～2800g/m2/24h的透湿量，湿强度，抗菌99.9％，防霉0级，具有长达5年以上的实验寿命。
因此，本发明制备的全热交换膜具有较高的透湿量，应用该全热交换膜能够获得高焓交换效率、高气密性、抗菌防霉的全热交换芯块，具有良好的应用前景。
