[發明專利]一種聚苯乙烯/聚偏氟乙烯陰離子交換合金膜的制造方法

無效

• 申請號: 201310088619.8
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103182255A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 雷引林;梅樂和;羅云杰;陳飛;陳文瀾;張萍;高德
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D67/00;C08J7/12;C08F212/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明屬于功能高分子膜制備技術領域，特別涉及一種具有互穿網絡結構的聚苯乙烯/聚偏氟乙烯陰離子交換高分子合金膜的制造方法。

背景技術

離子交換膜一般在膜上固載了可發生離子交換（或傳導）作用的基團，如固載磺酸基可以交換陽離子（如鈉離子），固載季胺基可以交換陰離子（如氯離子）。由于離子交換膜具有獨特的離子交換（傳導）特性，使它在清潔生產、環境保護、能量轉化等方面發揮著越來越重要的作用，特別適合于現代工業對脫鹽分離、新能源、節能、低品位原材料再利用和環境污染治理的需要。

根據結構不同，離子交換膜可以分為異相膜、半均相膜和均相膜。其中，異相離子交換膜一般采用熱壓成型工藝制造，系單純的高分子物理加工過程，工藝相對簡單，生產成本也較低。但是，由于起骨架支撐作用的疏水性粘結聚合物（如低密度聚乙烯）與起離子傳導（交換）作用的親水性樹脂粉之間的極性相差較大，使得異相離子交換膜在電驅動膜分離應用時容易出現結構分離現象，存在明顯的“脫粉”和“空穴”缺陷。另一方面，均相離子交換膜的制造，通常是預先成基膜，再對基膜實施功能基化反應來引入離子交換基團。如聚苯乙烯系陰離子交換膜，需要將聚苯乙烯基膜先實施氯甲基化，再實施胺化反應而得。而要對整膜實施功能基化反應，特別是氯甲基化反應，反應過程難以精確操控，對過程控制和裝備的要求都很高，且難以保證每個批次產品性能的穩定性。

為止，我們之前結合利用我國現有的離子交換樹脂產業和異相離子交換膜產業的技術和裝備條件，提出了一種聚苯乙烯系離子交換合金膜的制造方法（中國發明專利申請號201110417296.3）。隨后考慮到聚偏氟乙烯優異的耐熱性、化學穩定性、成膜柔韌性和熱塑加工性能，進一步提出了一種聚苯乙烯/聚偏氟乙烯陽離子交換膜的制備方法（中國發明專利申請號201210259047.0）。本發明將提出聚苯乙烯/聚偏氟乙烯陰離子交換膜的制造方法。

發明內容

本發明的目的，是為了全面提升傳統聚苯乙烯系異相陰離子交換膜的綜合性能，提供一種具有高分子互穿網絡結構的聚苯乙烯/聚偏氟乙烯陰離子交換合金膜的制造方法，該方法制造的陰離子交換膜的結構和性能，均優于陰離子交換異相膜，而接近于陰離子交換均相膜。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種聚苯乙烯/聚偏氟乙烯陰離子交換合金膜的制造方法，該方法包括以下步驟：

1、先將含有苯乙烯、交聯劑和引發劑的單體溶液，加到聚偏氟乙烯溶液之中，充分混合，得到均勻的苯乙烯/聚偏氟乙烯復合溶液；

2、接著將混合溶液加熱，聚合之后得到聚苯乙烯/聚偏氟乙烯膠狀物；將膠狀物擠出、水沉淀固化、拉絲、造粒，得到聚苯乙烯/聚偏氟乙烯合金顆粒；將合金顆粒烘干，粉碎，得到聚苯乙烯/聚偏氟乙烯合金粉末；

3、然后加入氯甲醚和無水氯化鋅，對聚苯乙烯/聚偏氟乙烯合金粉末實施氯甲基化反應；將氯甲基化產物洗滌、烘干，制得氯甲基化聚苯乙烯/聚偏氟乙烯粉末；

4、將氯甲基化聚苯乙烯/聚偏氟乙烯粉末投入密煉機，添加顏料、增柔劑、抗氧化劑和脫模劑等輔料，密煉，出料；然后送入開煉機，開煉，拉片；再送入熱壓機中，熱壓成型，制得氯甲基化聚苯乙烯/聚偏氟乙烯預制膜；

5）將預制膜與胺化溶液反應，洗滌，即制得聚苯乙烯/聚偏氟乙烯陰離子交換合金膜。

本發明的有益效果是：所制得的聚苯乙烯/聚偏氟乙烯陰離子交換合金膜，起基膜作用的偏氟乙烯組分與起離子交換作用的季胺化聚苯乙烯組分之間相互纏繞，具有互相貫穿的高分子合金結構，消除了傳統異相陰離子交換膜中樹脂粉與高分子粘結劑之間不相容的結構缺陷，膜電阻大為降低，膜的電化學綜合性能優于陰離子交換異相膜，而接近于陰離子交換均相膜。并且，制得的陰離子交換合金膜不用覆蓋增強網布，它的機械強度足夠高，可以滿足電驅動膜過程的實際應用要求。

附圖說明

圖1是本發明的制造工藝流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明所述的聚苯乙烯/聚偏氟乙烯陰離子交換合金膜的制造方法，包括以下步驟：

1、先將含有苯乙烯、交聯劑和引發劑的單體溶液，加到聚偏氟乙烯溶液之中，充分混合，得到均勻的苯乙烯/聚偏氟乙烯復合溶液；