[發(fā)明專利]一種半均相雙極膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110030016.7
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112516809B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 潘杰峰;余曉洪;趙磊;陶彥耀;劉玲玲;劉立芬;趙雪婷
• 申請（專利權）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D69/12;B01D71/26;C08F255/02;C08F255/10;C08F212/08;C08F212/36;C08F8/36;C08F8/24;C08F8/44
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

1.一種半均相雙極膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

1）將聚乙烯和聚異丁烯熔融共混，然后擠出造粒，所得顆粒含浸在由苯乙烯、二乙烯基苯和引發(fā)劑組成的混合單體溶液中，含浸結束后，將顆粒取出并甩干，然后投入至聚乙烯醇的水溶液中進行聚合反應，聚合反應結束后，過濾、干燥，制得可塑性樹脂粉；

2）步驟1）所得可塑性樹脂粉經磺化得到半均相陽樹脂；步驟1）所得可塑性樹脂粉經氯甲基化后，再經季銨化得到半均相陰樹脂；

3）步驟2）所得半均相陽樹脂與陽離子離子交換樹脂粉、聚乙烯粉末、鈦白粉末均勻混合，依次經過密煉機熔融共混、兩輥開煉機出片得到單張的陽樹脂膜片；步驟2）所得半均相陰樹脂與陰離子離子交換樹脂粉、聚乙烯粉末、鈦白粉末均勻混合，依次經過密煉機熔融共混、兩輥開煉機出片得到單張的陰樹脂膜片；

4）將陽樹脂膜片的上表面、陰樹脂膜片的下表面均覆蓋增強網布，陽樹脂膜片的下表面再與陰樹脂膜片的上表面貼合在一起，經過熱壓機壓制，即得到所述的半均相雙極膜產品；

步驟1）中，聚乙烯和聚異丁烯的質量比為1:1~10，熔融共混的溫度為140-160℃，熔融共混時間為5～15min；

步驟1）中，所述混合單體溶液中的苯乙烯和二乙烯基苯兩者總質量，是所述含浸顆粒的質量的5~60%；苯乙烯與二乙烯基苯的質量比是10:0.5~2，二乙烯基苯與引發(fā)劑的質量比是3~5:1；步驟1）中，含浸溫度為室溫，含浸時間是1-3h；

步驟1）中，甩干后的顆粒投入至聚乙烯醇的水溶液中進行聚合反應時，顆粒與聚乙烯醇的質量比為70-130:1，聚合反應的溫度是75-95℃，聚合反應的時間為2-20h。

2.如權利要求1所述的一種半均相雙極膜的制備方法，其特征在于步驟2）中，所述可塑性樹脂粉在進行磺化前先加入鹵代烴溶劑中室溫溶脹1-4h，然后再進行磺化反應，進行磺化反應的具體過程為：將溶脹后的可塑性樹脂粉加入90-98wt%濃硫酸中，于75-85℃下反應2-15h，反應結束后冷卻，然后依次經0.5-1.5M稀硫酸套洗、去離子水洗滌后，用鈉堿溶液洗滌，最后用去離子水洗滌至中性后，干燥，磨粉、過篩，即制得所述半均相陽樹脂；其中，鹵代烴溶劑為二氯乙烷，所述鈉堿溶液為質量濃度5-10%的NaOH水溶液。

3.如權利要求1所述的一種半均相雙極膜的制備方法，其特征在于步驟2）中，制備半均相陰樹脂的具體過程為，包括以下步驟：

S1：可塑性樹脂粉加入到氯甲醚和無水氯化鋅形成的溶液中，室溫溶脹1-4h后，于40-50℃下反應8-15h，然后濾干反應液；其中，可塑性樹脂粉的質量與氯甲醚的體積比為1:5-7，質量的單位是kg，體積的單位是L，可塑性樹脂粉與無水氯化鋅的質量比是1:0.5~1.5；

S2：將步驟S1濾干反應液后的固體與季銨化試劑在35-45℃下反應8-15h，反應結束后濾干反應液，所得固體經去離子水洗滌后，用濃鹽酸洗滌，最后用去離子水洗滌至中性后，干燥，磨粉、過篩，即制得所述半均相陰樹脂；其中，季銨化試劑是三甲胺。

4.如權利要求1所述的一種半均相雙極膜的制備方法，其特征在于步驟2）中制得的半均相陽樹脂、半均相陰樹脂的粒徑均小于0.3mm。

5.如權利要求1所述的一種半均相雙極膜的制備方法，其特征在于：

步驟3）中，半均相陽樹脂與陽離子離子交換樹脂粉、聚乙烯粉末、鈦白粉末均勻混合所得混合物中，陽離子離子交換樹脂粉的質量分數是50-60%；聚乙烯粉末的質量分數是5-10wt%，鈦白粉末的質量分數是0.5~1wt%，其余是半均相陽樹脂；

步驟3）中，半均相陰樹脂與陰離子離子交換樹脂粉、聚乙烯粉末、鈦白粉末均勻混合所得混合物中，陰離子離子交換樹脂粉的質量分數是50-60%；聚乙烯粉末的質量分數是5-10wt%，鈦白粉末的質量分數是0.5~1wt%，其余是半均相陰樹脂。