[发明专利]一种用于离子交换膜制备的支撑布制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工生产技术领域，具体涉及一种用于离子交换膜制备的支撑布的制造方法。

背景技术

作为电渗析中的核心部件的离子交换膜，其膜性能直接影响整个电渗析设备的性能。1950年，美国人W.J uda首先发明了离子交换膜及其制备方法。当时的离子交换膜是非均相膜，都是由阴、阳离子交换树脂粉分别与黏合剂混炼并与增强网布一起压制而成的。后来，美国和日本又相继发展了均相离子交换膜及其制备方法。

自从上个世纪以来，离子交换膜及其相关的技术迅速发展，在水处理、环境保护、能源及清洁生产中得到了广泛的应用。目前，为了针对苛刻的化工应用条件，研制具有优异离子选择渗透性、低电阻、高机械、化学稳定性的离子交换膜的成了当务之急。对于强碱性的阴离子交换膜的制备，由于传统路线中的卤甲基化步骤中不可避免的对膜的机械强度、化学稳定性等造成极大的影响。至于阳离子交换膜，基本是是以氯磺酸或浓硫酸作为磺化剂，也是对膜的机械强度、化学稳定性等造成极大的影响。

目前制膜方法主要有含浸法、辐照法、涂布法等，其中含浸法由于材料成本高、对设备腐蚀大、制膜的性能稳定性不好控制等问题；而辐照法由于均匀度、辐照源等问题造成制膜难度大、成本高等后果。而涂布法相对而言是最有可能制高性能、低成本、高机械强度、化学稳定性好的一种制膜方法。

均相离子交换膜具有优异的电化学性能，在各个应用领域中逐渐取代了非均相膜。而用涂布法制备的相膜，无论在膜品种、膜性能、化学稳定性、制造成本等都有优势。

所以对于离子交换膜的研发的重点主要放在制备耐高温、抗氧化性、耐腐蚀、耐有机溶剂的用于离子交换膜制备的支撑布。目前用于制备均相膜的支撑布主要有绦纶布、尼龙布、氯纶布等，而这些布一般不能同时耐强酸与强碱。特别是制备双极膜时，在膜的两侧同时有强酸与强碱存在，所对支撑布的性能直接影响了膜的高机械强度、化学稳定性。我们针对以上现状，在前人研究的基础上，针对涂布法制备电渗析均相离子交换膜的特殊要求，进行了系列研究与开发，经过对多种用于制膜的支撑布进行的试验研究与对比，终于开发出了采用聚氯乙烯与聚四氟乙烯复合布，解决了普通支撑布不能同时耐强酸与强碱的问题，也解决了膜的耐有机溶剂的问题，本发明的支撑布可以制备各种均相阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜、扩散渗析膜、氯碱膜、燃料电池膜等。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提出一种可用于涂布法制备均相阳膜、均相阴膜、双极膜、扩散渗析膜、氯碱膜、燃料电池膜等均相离子交换膜的支撑布。本发明的目的还在于提供一种可以制造经济、高性能的涂布法制备离子交换膜的支撑布的制造方法及相关参数。

为达到这一目的，本发明通过下述技术方案得以实现的：

（1）选用线径为0.03-0.06mm的聚氯乙烯纤维丝为原材料，在-10℃—1℃条件下，用60Co γ-射线恒温辐照活化，辐照剂量为1KGy-3KGy，再把活化后的纤维丝浸泡在质量浓度为5-30%的聚四氟乙烯乳液中，浸泡时间为2-20分钟，让聚四氟乙烯充分吸附在聚氯乙烯纤维丝表面，再把氯乙烯纤维丝在无氧环境下进行高温处理，处理温度为250℃-350℃，使吸附在乙烯纤维丝表面的聚四氟乙烯熔成液膜对乙烯纤维丝进行完全包覆，即可得线径为0.05-0.08mm的四氟乙烯保护的聚氯乙烯纤维，简称四氟聚氯乙烯丝，将该四氟聚氯乙烯丝裁剪备用；

（2）将四氟聚氯乙烯丝用棱形交叉的方式进行纺织成布，经线间隔和纬线间隔都为0.12mm-0.18mm，经线与纬线的夹角为80-90度，纺织成布后进行压密处理，使该布的厚度为0.09mm-0.11mm；所制备得到的布即为用于离子交换膜制备的支撑布。

用苯乙烯、二乙烯苯、过氧苯甲酰的混和溶液经加热预聚合处理得制膜液，把制膜液刮液到上述支撑布上，再用90-180℃的温度进行交联反应后，得到用于制备各种均相离子交换膜的基膜，该基膜在磺化液中磺化可得到阳离子交换膜；氯甲基化然后胺化可得到阴离子交换膜；一面磺化，另一面氯甲基化、胺化可得到双极膜。

有益效果：用本发明的支撑布所制备的各种均相离子交换膜的由于有支撑布存在，故其机械强度非常好。由于本发明的支撑布的纤维丝是用四氟乙烯包覆的，用本发明的支撑布制备的各种离子交换膜的化学稳定性非常好，可以各种强酸、强碱、有机溶剂、高温等苛刻条件下使用。

附图说明

图1四氟聚氯乙烯支撑布制备流程示意图

图2四氟聚氯乙烯丝结构示意图

图3支撑布的结构示意图