[發明專利]一種離型紙轉移法生產聚合物基異相離子交換膜的方法

有效

• 申請號: 201310699467.5
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103691326A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 程從亮;徐銅文
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D71/54
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，特別涉及一種離型紙轉移法生產聚合物基異相離子交換膜制備方法。

技術背景

離子交換膜（Ion-exchange?membrane，IEM）是一種含離子基團的、對溶液的離子具有選擇透過能力的高分子膜。離子交換膜可分為陽離子交換膜和陰離子交換膜兩類。陽離子交換膜大都含有磺酸基（—SO₃H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C₆H₄OH）等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換；陰離子交換膜含有季胺基[-N（CH₃）₃OH]、胺基（—NH₂）或亞胺基（—NH₂）等堿性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陰離子進行交換。離子交換膜主要應用于海水淡化，環境污染治理，清潔分離，電化學合成，工業廢液處理如廢酸、廢堿的回收，新能源如燃料電池隔膜及選擇性電極等。

異相離子交換膜的的生產：在我國生產異相離子交換膜已經有60多年歷史了，目前國內離子膜廠家的主要產品（如上海化工廠生產的3361異相陽離子交換膜和3362）。異相離子交換膜常采用高分子成型加工方法生產：中國專利申請號89100215.4將離子交換樹脂粉、惰性粘結劑（如聚乙烯、聚丙烯等）、增柔劑（如聚異丁烯）等混煉、拉片，采用四輥壓延成型法生產，該專利生產效率得到一定提高，但工藝流程長，投資成本大，產品質量不易控制。中國專利號201110417280.2,采用離子交換樹脂粉和粘結聚合物骨架之間增加了在水溶液中可適度溶脹的兩親性離子交換聚合物夾層，使粘結劑聚合物網絡與離子交換樹脂粉之間的結合更加牢固，避免離子交換樹脂粉脫落，該方法制備工藝復雜，生產效率低，不易連續化生產，有機溶劑不能回收，無法綠色生產。荷蘭《膜科學雜志》(Journal?of?Membrane?Science,2010,351,178-188)介紹了采用四氫呋喃做溶劑，采用超聲的方法將聚苯乙烯-丙烯腈-丁二烯、高抗沖聚苯乙烯、陽離子交換樹脂粉混合均勻，制備異相離子交換膜，該制備方法工藝雖簡單，但生產效率低，有毒溶劑四氫呋喃無法回收，不能綠色生產。

發明內容

本發明為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種工藝簡單、生產效率高且產品質量可靠的離型紙轉移法生產聚合物基異相離子交換膜的方法。

本發明解決技術問題，采用如下技術方案：

本發明公開了一種離型紙轉移法生產聚合物基異相離子交換膜的方法，其特點在于按如下步驟進行：以聚合物為粘接劑，與粉狀離子交換樹脂及分散劑、流平劑、偶聯劑作為原料，采用離型紙轉移法獲得聚合物基異相離子交換膜。

優選的，上述方法是按如下步驟進行：

a、將粉狀離子交換樹脂干燥，研磨，篩選，獲得篩選后粉狀離子交換樹脂粉；

b、將所述篩選后粉狀離子交換樹脂粉與聚合物、溶劑、分散劑、流平劑及偶聯劑混合攪拌均勻后篩選，獲得濾料；

c、將所述濾料涂覆在離型紙上，烘干，冷卻、剝離，即得聚合物基異相離子交換膜。

優選的，步驟a所述干燥是在120℃條件下干燥不小于24小時；所述研磨是研磨至粒徑不大于20μm；步驟a所述篩選是以200目以上標準篩進行。

步驟b中所述溶劑質量為聚合物質量的30%-50%，所述篩選后粉狀離子交換樹脂粉的質量為聚合物質量的60%-120%，所述分散劑的質量為聚合物質量的1%-2%，所述流平劑的質量為聚合物質量的0.5%-1%、所述偶聯劑的質量為聚合物質量的1%-2%。

步驟b所述篩選是以80目以上標準篩進行。

更優選的，步驟b是按如下步驟進行：

b1、將分散劑、流平劑及偶聯劑加入到1/3份的溶劑中，構成體系1；

b2、將篩選后粉狀離子交換樹脂粉與聚合物混合均勻后加入到2/3份的溶劑中，攪拌均勻，構成體系2；

b3、將體系1加入到體系2中，并攪拌均勻后經100目標準篩篩選，獲得濾料。

步驟c所述濾料在離型紙上的涂覆厚度為0.1mm-1mm；所述烘干溫度為120℃-180℃，烘干時間為2min-5min。

優選的，所述聚合物為聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯-丙烯腈-丁二烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚酰胺；

所述溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、甲苯或己烷；

所述離型紙為鏡面紙或磨砂紙；

所述分散劑為高分子分散劑或聚丙烯酰胺；