[發(fā)明專利]一種制備用于制備離子交換膜的基膜的方法

有效

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• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN103804707A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 張忠德
• 申請（專利權）人: 張忠德
• 主分類號: C08J7/18
• 分類號: C08J7/18;C08L23/16;C08L23/08;C08L23/12
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 董金國

技術領域

本發(fā)明涉及一種制備用于制備離子交換膜的基膜的方法，屬于化學工業(yè)膜分離技術領域。

背景技術

電滲析的研究始于上世紀初。1952年美國Ionics公司制成了世界上第一臺電滲析裝置，用于苦咸水淡化。至今苦咸水淡化仍是電滲析最主要的應用領域。在鍋爐進水的制備、電鍍工業(yè)廢水的處理、乳清脫鹽和果汁脫酸等領域，電滲析都達到了工業(yè)規(guī)模。電滲析以其能量消耗低，裝置設計與系統(tǒng)應用靈活，操作維修方便，工藝過程潔凈、無污染，原水回收率高，裝置使用壽命長等明顯優(yōu)勢而被越來越廣泛地用于食品、醫(yī)藥、化工、工業(yè)及城市廢水處理等領域。幾十年來，在離子交換膜、隔板、電極等主要部件方面不斷創(chuàng)新，電滲析裝置不斷向定型化、標準化方向發(fā)展。離子交換膜是電滲析中的核心部件。強酸性陽離子交換膜通常帶有固定的磺酸根基團，它只允許溶液中的陽離子通過。強堿性陰離子交換膜通常帶有固定的季銨基團，它只允許溶液中的陰離子通過。雙極膜是一種特殊的離子交換膜，膜的一面是陽離子交換膜層，另一面是陰離子膜層，中間是水層，在直流電場作用下，水層中的水被離解成氫離子和氫氧根離子，分別從陽離子膜層和陰離子膜層遷出，遷出的氫離子與陽離子膜層一側(cè)陰離子結(jié)合形成酸，從陰離子膜層遷出的氫氧根離子與陰離子膜層一側(cè)的陽離子結(jié)合形成堿。因此，由雙極膜組成的電滲析裝置可用于鹽生產(chǎn)酸堿。1950?年，美國人W.?J?uda?首先發(fā)明了離子交換膜及其制備方法。當時的離子交換膜是非均相膜，都是由陰、陽離子交換樹脂粉分別與黏合劑混煉并與增強網(wǎng)布一起壓制而成的。后來，美國和日本又相繼發(fā)展了均相離子交換膜及其制備方法。均相離子交換膜具有優(yōu)異的電化學性能，在各個應用領域中逐漸取代了非均相膜。雙極性膜是由陰膜與陽膜組成的復合膜，陰陽膜之間為中間水解離層，制備方法有壓制法、涂層法、單片法等。均相離子交換膜的制備方法包括含浸法、涂漿法和輻照接枝法。含浸法最早是由德國人提出來的。該法是將聚乙烯薄膜直接浸在苯乙烯、二乙烯苯和引發(fā)劑組成的混合液中，在一定溫度下，讓混合液滲入聚乙烯薄膜內(nèi)，一定時間后取出，置于壓機中加壓加熱聚合得基膜，最后將基膜磺化得陽離子交換膜；將基膜氯甲基化和季銨化得到陰離子交換膜。日本于1963?年首先提出了涂漿法。首先將聚氯乙烯粉末加入到由苯乙烯、二乙烯苯、鄰苯二甲酸二辛酯和過氧化苯甲酰組成的單體混合液中制成漿液；然后將漿液涂在基布上，兩面覆以聚酯薄膜后置于壓機中加壓加熱聚合，冷卻，取出，剝離后即得基膜；最后將基膜磺化得陽離子交換膜，氯甲基化和季銨化得陰離子交換膜。輻照接枝法是利用γ-射線輻照源輻照聚乙烯薄膜，使聚乙烯高分子鏈產(chǎn)生自由基，接著，聚乙烯分子中的自由基引發(fā)苯乙烯接枝聚合而形成接枝共聚物，即聚乙烯接枝聚苯乙烯。由于支鏈有苯環(huán)存在，可以直接用濃硫酸或氯磺酸進行磺化得到陽離子交換膜；用氯甲醚在無水氯化鋅催化劑存在下進行氯甲基化，接著用三甲胺進行季銨化得到陰離子交換膜。另外，在離子交換纖維的制備方法中也有人采用輻照接枝法，采用γ-射線預輻照PP纖維引發(fā)4-乙烯基吡啶和丙烯酸(或丙烯酸鈉)或4-乙烯基吡啶和甲基丙烯酸(或甲基丙烯酸納)接枝共聚，制得不同接枝率和不同鏈段結(jié)構(gòu)的弱酸弱堿兩性離子交換纖維。采用聚丙烯(PP)纖維為原料，通過預輻射接枝苯乙烯和4-乙烯基吡啶，然后進一步磺化功能化，制備具有磺酸基和吡啶基的強酸弱堿兩性離子交換纖維。上述現(xiàn)有技術中公開的制備離子交換膜的方法各有所長，但都存在工藝復雜的不足。為此，尋找一種經(jīng)濟便捷的用于制備離子交換膜基礎膜的方法對于提高離子交換膜性能具有實際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備用于制備離子交換膜的基膜的方法法，利用該方法制備的基礎膜可用于均相陽膜、均相陰膜、雙極膜等離子交換膜基膜的制備。

本發(fā)明是通過下述技術方案實現(xiàn)的。一種制備用于制備離子交換膜的基膜的方法，將各種有機高分子材料相互混合制備得到原料膜，原料膜再經(jīng)過輻照處理后得到用于制備各種離子交換膜的基膜。

具體的，本發(fā)明的方法包括以下步驟：

（1）將聚丙烯與乙烯丙烯共聚物或乙烯丁烯共聚物或乙烯辛烯共聚物中的一種或幾種共混，加熱到120~230℃混煉造粒，干燥后，流延制成厚度為0.1~0.3mm的薄膜，稱為原料膜，將原料膜裁成一定的尺寸備用；

（2）將裁成一定尺寸的原料膜浸在由無水乙醇與苯乙烯單體和二乙烯苯單體按一定比例混合而成的輻照液中，在低溫條件下，用⁶⁰Coγ-射線恒溫輻照接枝，得到可用于制備各種離子交換膜的基礎膜（簡稱基膜）；