中空纖維膜分離器封頭膠粘劑的研制.pdf

1、氣體膜分離技術(shù)因能耗低、操作容易等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于石油、天然氣等化工領(lǐng)域。中空纖維膜分離器因填充密度高且適合高壓操作等特點(diǎn)適用于有機(jī)蒸汽分離。目前中空纖維膜分離器封頭是由膠粘劑密封制成，封裝的中空纖維膜表面常涂覆硅橡膠涂層，組裝工藝為先涂層后組器。膠粘劑的粘接對(duì)象為硅橡膠涂層，而硅橡膠涂層因?yàn)楸缺砻婺苄〔灰妆徽澈?，且中空纖維膜分離器需要在長期在高壓下操作以及有機(jī)蒸汽環(huán)境下使用，所以常規(guī)的膠粘劑難以勝任。因此，封頭膠粘劑必須具備如下要求:(

2、1)高粘接強(qiáng)度。這是保證膠粘劑與膜絲、器壁進(jìn)行有效粘接的基本要求;(2)粘度較低。粘度過高會(huì)使膠體無法有效浸潤中空纖維膜表面，密封時(shí)易氣泡和缺陷，導(dǎo)致膜分離器漏氣;(3)具有良好的耐溫、耐壓和耐有機(jī)溶劑性。保證膜器在一定的溫度、壓力下可供使用。針對(duì)中空纖維膜分離器封頭膠粘劑的特殊要求，本文通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研制出環(huán)氧樹脂和聚氨酯改性環(huán)氧樹脂兩種類型膠粘劑，均適用于中空纖維膜分離器封頭要求。其中，聚氨酯改性環(huán)氧樹脂型封頭膠粘劑的粘接強(qiáng)度高達(dá)3

3、1MPa。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，為了改善粘接性和粘度要求，選用曼尼希反應(yīng)改性1，6-己二胺方法合成固化劑，通過考察固化劑、增韌劑和偶聯(lián)劑對(duì)膠粘劑配方性能的影響，確定配方選用D230與改性胺混合作為固化劑，聚硫橡膠(PS)為增韌劑，KH560為偶聯(lián)劑，制備環(huán)氧樹脂型封頭膠粘劑，膠體的拉伸、彎曲、壓縮強(qiáng)度分別為65.56MPa，101.21MPa，81.72MPa。用粘度測(cè)試方法考察其適用期（膠粘劑配制后維持可操作性能的時(shí)

4、間）為60分鐘。
　　然后，為了進(jìn)一步提高膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度和韌性，采用二異氰酸酯和多元醇制備聚氨酯預(yù)聚體(PU)，再用其改性環(huán)氧樹脂。通過研究PU和聚氨酯改性環(huán)氧樹脂添加量、膠粘劑其他助劑對(duì)膠粘劑性能的影響，復(fù)配設(shè)計(jì)出聚氨酯改性環(huán)氧樹脂型膠粘劑配方，固化劑為等比例混合的改性胺和D230，PS和PE混合作為增韌劑，偶聯(lián)劑為等比例混合的KH550和KH560。這種膠粘劑的粘接強(qiáng)度強(qiáng)度可高達(dá)31MPa，適用期為40分鐘。
　　最后

5、，將上述研制的兩種封頭膠粘劑通過組裝中空纖維膜分離器進(jìn)行氣體滲透性能的測(cè)試，在不同的操作壓力和溫度下，考查膠粘劑是否在膜表面產(chǎn)生剝離以及對(duì)測(cè)氣時(shí)穩(wěn)定性。結(jié)果表明，環(huán)氧樹脂型膠粘劑更易浸潤膜的表面，便于封頭的密封性。兩種膠粘劑在室溫下均可承受2.0MPa壓力;在壓力1.5MPa，溫度高達(dá)85℃時(shí)也可保證膜表面不產(chǎn)生剝離而發(fā)生漏氣。因此，兩種類型的膠粘劑均可適用于中空纖維膜分離器封頭。
　　本文研究對(duì)中空纖維膜分離器封頭高性能膠粘劑的