[發明專利]一種卷式離子交換均相膜的制造方法

有效

• 申請號: 201610279557.2
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN107321199B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 雷引林;李南文;楊建鋒;李治輝;陳文瀾
• 申請（專利權）人: 衢州藍然新材料有限公司
• 主分類號: B01D71/48
• 分類號: B01D71/48;B01D71/28;B01D67/00;B01D69/02;B01D69/12;C08J7/16;C08L25/08;C08L53/02
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明公開了一種卷式離子交換均相膜的制造方法：1)將含線型聚苯乙烯組分的彈性體薄膜卷，安裝于帶有夾套水循環控溫系統的滾軸式含浸槽中，平衡好放卷/收卷的速度，反復來回，連續含浸由苯乙烯、二乙烯基苯和引發劑組成的聚合單體相；2)取出含浸濕膜卷，放卷后與聚酯保護膜間隔疊合、壓緊之后再收卷，整體置于水浴池中加熱，引發聚合，剝離聚酯保護膜之后得到含交聯聚苯乙烯的復合基膜；3)用聚丙烯隔網與步驟2)的復合基膜松散隔開、收卷，整體置于濃硫酸之中實施磺化反應，或先置于氯甲醚之中實施氯甲基化反應之后再置于三甲胺溶液之中實施季胺化反應，洗滌干凈之后剝離聚丙烯隔網，將濕膜單獨收卷，制得卷式離子交換均相膜。

技術領域

本發明屬于功能高分子薄膜制造和膜分離技術領域，特別涉及一種基于連續含浸和成卷功能基化反應的卷式陰/陽離子交換均相膜的大規模化工業制造方法。

背景技術

離子交換膜中固載了可發生離子交換作用的基團，如陽離子交換膜固載了強酸性磺酸基團(可交換陽離子)，陰離子交換膜固載了強堿性季胺基團(可交換陰離子)。其獨特的離子交換特性，使離子交換膜在物料分離、清潔生產、環境保護、能量轉化等方面發揮著重要作用，成為實現經濟可持續發展戰略的一個重要組成部分。根據結構不同，離子交換膜可以區分為異相膜和均相膜。異相離子交換膜是將離子交換樹脂粉與惰性粘結劑(如聚乙烯)粘結、熱壓在一起制膜的，離子交換基團并沒有均勻分布于整個膜結構之中(例如中國專利申請號89100215.4，日本專利申請號JP 08194196和JP 09351505)，膜面電阻較大，同時存在“脫粉”的結構缺陷，導致異相離子交換膜的應用受到限制。而均相離子膜的離子交換基團是均勻固定在膜結構之中的，膜面電阻較小，結構更加致密而均一，性能要大大優于異相離子交換膜，適合于高端的和特殊場合的電滲析應用。

均相離子交換膜的制造方法一般有薄膜輻射接枝法、本體聚合切削法、基底膜含浸法和涂漿法等幾種方法。其中，基底膜含浸法通常是利用惰性聚合物基底膜來浸吸單體，然后聚合、成膜、功能基化。例如，中國專利申請號201110004312.3和201110004257.0，使用聚乙烯與乙烯-辛烯共聚彈性體組成的二元共混物作為基底膜，或者再加上聚異丁烯橡膠組成的三元共混物作為基底膜，來含浸苯乙烯/二乙烯基苯聚合單體相，加壓、加熱聚合之后得到聚苯乙烯/聚烯烴合金基膜，再磺化或者氯甲基/季胺化之后分別制得陽離子交換均相膜或陰離子交換均相膜。也有用多孔的聚丙烯薄膜(例如中國專利申請號94106397.6)作為基底膜，含浸帶有或可引入離子交換基團的單體，再聚合、處理而得到離子交換膜。

以上含浸法制得的離子交換膜，基底膜(聚烯烴成分)材料原本并不含有苯環，因此基底膜本身并不能引入離子交換官能團(磺酸基團或季胺基團)，實際上并不能得到微觀結構上的均勻結構。并且，如果含浸工藝控制不好，所制得的離子交換膜并不具有均相膜的結構和特性。同時，因為聚烯烴與苯乙烯/二乙烯基苯聚合單體相之間存在不相容性，導致含浸過程受外界因素(含浸方式、時間、溫度、單體相流動狀態等)影響較大，難以精確調控。另外，因為含浸過程并不能連續、成卷地自動進行，上述“手工”含浸法得到的一般為單片型離子交換膜，所得含浸基膜的局部組成和結構會存在較大的誤差；隨后的磺化、氯甲基化/季胺化反應也不是成卷進行的。因此，不能得到成卷的離子膜產品，難以實現大規模化的高效率工業制造，膜產品質量也不穩定。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種材質和離子交換官能團分布均勻、表面平整、厚度均一、性能穩定、且能夠實現大規模化工業生產的卷式離子交換均相膜的制造方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種卷式離子交換均相膜的制造方法，包括以下三個步驟：

1)將含線型聚苯乙烯組分的彈性體薄膜卷，安裝于帶有夾套水循環控溫系統的滾軸式含浸槽中，平衡好放卷/收卷的速度，反復來回，連續含浸由苯乙烯、二乙烯基苯和引發劑組成的聚合單體相；