[發明專利]一種雙極性膜及制備方法

在審

• 申請號: 201910260026.2
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN109876678A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 丁武龍;于清
• 申請（專利權）人: 浙江迪蕭環保科技有限公司
• 主分類號: B01D71/30
• 分類號: B01D71/30;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/44;C08F212/14;C08F212/36
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本發明提供一種雙極性膜及制備方法，采用與傳統不同的雙極性膜制備工藝、制備原料及流程，通過含浸、聚合、磺化及季銨化反應四步制得雙極性膜。該制備方法所生產的雙極性膜避免了具有毒性的甲基化過程，簡化了制備工藝，并降低了工藝上的復雜性，從而極大的提高了工藝的可控性；同時，本發明提供的一種雙極性膜的制備方法所制備的雙極性膜還具備與現有其他雙極性膜相當的交換容量及跨膜電壓，對膜片厚度及均勻性的控制也更為容易。

技術領域

本發明屬于膜分離材料技術領域，尤其是涉及一種雙極性膜及制備方法。

背景技術

隨著電滲析法在海水、苦咸水脫鹽制備飲用水，有機化合物脫鹽純化，工業廢水處理再利用等領域的廣泛使用，對離子交換膜的研究和創新逐漸成為了該方法發展的核心和熱點。

現有的廣為人知的雙極性膜制備方法是美國專利US4，024，043所公開的用聚乙烯薄膜為底膜的雙極性膜的制備方法。該法是采用高密度聚乙烯薄膜，超高分子量聚乙烯薄膜為基底膜，浸入苯乙烯，二乙烯苯(交聯劑)和過氧化苯甲酰(引發劑)組成的溶液中，在70-90℃高溫下浸泡10分鐘到1小時，取出，兩面夾鋁箔，然后夾在兩塊平板玻璃之間，加壓，加熱聚合得基膜。基膜內的聚苯乙烯含量在15％-45％范圍。接著將基膜的一側面在含2.5％無水四氯化錫的氯甲醚中進行氯甲基化反應，得氯甲基膜，再用25％的三甲胺丙酮溶液進行季銨化反應，制得強堿性雙極性膜。但該方法制得的雙極性膜含浸率及交換容量不高，面電阻偏高。

CN102068919公開了一種雙極性膜的制備方法，使用聚乙烯和乙烯與辛烯共聚物彈性體二元共混的合金膜或聚乙烯和乙烯與辛烯共聚物彈性體和聚異丁烯橡膠三元共混的合金膜做基底膜；將基底膜浸在苯乙烯，二乙烯苯和過氧化苯甲酰的溶液中，將含浸膜加壓，加熱聚合得基膜；將基膜在含無水四氯化錫的氯甲醚溶液中氯甲基化得氯甲基膜，接著將氯甲基膜在三甲胺水溶液中季銨化，得雙極性膜。該方法彌補了US4，024，043方法中的缺陷，但兩種方法均使用了氯甲醚溶液進行甲基化反應，不僅步驟繁雜，而且氯甲醚的劇毒性和致癌性都對人和環境造成極大傷害。

發明內容

本發明的第一個目的在于，提供一種雙極性膜的制備方法，該方法工藝簡單，操作復雜性及危險系數低，其制備的雙極性膜在具備高交換容量低面電阻的特點的同時，還避免了制備過程中所接觸到的毒性。

為此，本發明的上述目的通過以下技術方案來實現：

一種雙極性膜的制備方法，其特征在于：所述雙極性膜的制備方法包括：

-將基底膜含浸在氯甲基苯乙烯、二乙烯苯和引發劑的溶液中，以使溶液中的單體浸入膜內；

-將含浸后的基底膜用聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜或片材覆蓋加緊，并進行加熱加壓聚合；

-將聚合后的基底膜的一側面在濃硫酸或氯磺酸中加熱磺化，形成雙極性膜的陽面膜；

-將聚合后的基底膜的另一側面含浸在胺類水溶液中進行季銨化反應得到雙極性膜的陰面膜；

從而得到具有陽面膜和陰面膜的雙極性膜。

本發明采用上述技術方案的同時，還可以采用或者組合采用以下技術方案：

優選地，所述基底膜為聚氯乙烯薄膜或者聚丙烯苯乙烯類彈性體二元共混薄膜。

優選地，所述聚氯乙烯薄膜為聚氯乙烯樹脂與增塑劑共混擠出的薄膜，增塑劑為鄰苯二甲酸二辛脂，聚氯乙烯樹脂與增塑劑的質量比例為100:20-45。

優選地，所述聚丙烯苯乙烯類彈性體二元共混薄膜為聚丙烯顆粒或粉末與苯乙烯類彈性體顆粒共混，且聚丙烯顆粒或粉末含量為40-80％。

優選地，所述氯甲基苯乙烯、二乙烯苯和引發劑的溶液中，氯甲基苯乙烯用量的質量百分比為60-95％，二乙烯苯用量的質量百分比為4.5-35％。