[發明專利]用于制造離子交換膜的方法

有效

• 申請號: 201380046638.2
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN104603187B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: H.拉馬南
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;B29C70/50
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周李軍,林森

相關申請

本申請根據35 USC 119要求2012年9月7日提交的美國臨時申請號61/698,210的權益和優先權，其通過引用結合到本文。

發明領域

本發明總的涉及用于制造膜(membrane)的方法，更具體地，本發明涉及用于制備離子交換膜的連續方法。

發明背景

美國專利號5,264,125(使用非可聚合的高沸點溶劑制造連續負載的離子選擇性膜的方法)描述了一種用于制備負載的離子交換膜的連續方法。所述方法包括形成基材和在基材每一面上的柔性薄膜(film)的連續夾層。薄膜延伸越過基材的側邊緣。將薄膜的邊緣密封在一起，以形成含有基材的口袋。隨后，在一對擠壓輥之間拉該夾層。將液體加入擠壓輥之上的口袋，以在擠壓輥之上和在薄膜之間形成液體池。液體濕潤基材并且填充基材中的孔，隨后夾層通過擠壓輥。夾層從擠壓輥通過一組用于固化液體的裝置，例如加熱器。液體中的可聚合的組分聚合，從而形成加強的聚合物片材。夾層連續通過一組除去夾層邊緣密封的刀并且通過一對從聚合物片材除去薄膜的輥。聚合物片材隨后準備好可用作離子交換膜。

在上述方法中，生產速率為所需固化時間和固化區域長度的函數。由于提高固化區域長度昂貴，已作出一些努力來通過提供更快的反應而提高生產速率，例如通過使用更加活性的催化劑或更高的固化溫度來提高反應速率。

發明概述

在一種制備膜的方法中，多個膜基材各自被可固化液體混合物潤濕，以形成膜前體。膜前體與多個薄膜以堆疊排列，使得每一對膜前體通過至少一個薄膜分隔。堆疊移動通過固化區域，以將膜前體轉化為膜。隨后，將膜與薄膜分離。可制備可在薄膜之間形成的任何類型的膜。然而，本文描述的方法主要用于制備離子交換膜。

在本說明書中描述的用于制備膜的設備包含至少兩個基材進料裝置，至少三個薄膜進料裝置，一個或多個可固化液體混合物的供應，固化區域，和任選地，堆疊分離區域。進料裝置設置用于向設備的其余部分進料一組材料，所述材料包含在兩個基材之間排列的薄膜。

通過在共同的生產線中以固化堆疊中的兩個或更多個膜前體，所述方法和設備允許同時制備兩個或更多個膜。使用相同或不同的可固化液體混合物以及相同或不同的基材，可同時制備兩個或更多個膜。在一些情況下，所述方法和設備可降低生產的每單位面積膜所需的固化能。可修改現有的膜制造生產線，以允許同時生產兩個或更多個膜。

附圖簡述

圖1為堆疊的端視圖，其中兩個膜或膜前體通過薄膜分隔。

圖2為用于制造膜的設備的示意圖。

圖3為大體如在圖2中的設備的示意圖，但是經修改，以制備復合或雙極膜。

發明詳述

除非上下文明確說明另外的情況，否則單數形式“一個”、“一”和“該”包括復數個對象。引用相同特征的所有范圍的端點可獨立地組合并且包括引用的端點。所有參考文獻通過引用結合到本文中。

與量結合使用的修飾語“約”包括陳述的值，并且具有上下文指示的含義(例如，包括與具體量的測量相關的公差范圍)。

“任選的”或“任選地”指隨后描述的事件或情況可能發生或者可能不發生，或者隨后指定的材料可能存在或者可能不存在，并且該描述包括其中事件或情況發生或者其中材料存在的情況，以及其中事件或情況不發生或者材料不存在的情況。

術語“包含”、“包含”、“包括”、“包括”、“具有”、“具有”、“含有”、“含有”或其任何其它變體，旨在涵蓋非排他的包括。例如，包含一要素列表的過程、方法、制品或設備不必然僅限于那些要素，而是可包括未明確列舉的或這樣的過程、方法、制品或設備固有的其它要素。

圖1顯示堆疊10的端視圖，其中兩個膜20或膜前體22(取決于堆疊10是否已固化)通過薄膜30(或稱為分隔片材或包封片材)分隔。在圖1的實例中，一個薄膜30b被兩個膜20或膜前體22共享。或者，在一對膜20或膜前體22之間可存在兩個或更多個薄膜，例如在薄膜30b的位置。在堆疊10的頂部和底部提供另外的薄膜30a，30c。堆疊10的模式還可重復，以包括多于兩個膜20或膜前體22。