[发明专利]一种聚苯乙烯/聚偏氟乙烯阴离子交换合金膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子膜制备技术领域，特别涉及一种具有互穿网络结构的聚苯乙烯/聚偏氟乙烯阴离子交换高分子合金膜的制造方法。

背景技术

离子交换膜一般在膜上固载了可发生离子交换（或传导）作用的基团，如固载磺酸基可以交换阳离子（如钠离子），固载季胺基可以交换阴离子（如氯离子）。由于离子交换膜具有独特的离子交换（传导）特性，使它在清洁生产、环境保护、能量转化等方面发挥着越来越重要的作用，特别适合于现代工业对脱盐分离、新能源、节能、低品位原材料再利用和环境污染治理的需要。

根据结构不同，离子交换膜可以分为异相膜、半均相膜和均相膜。其中，异相离子交换膜一般采用热压成型工艺制造，系单纯的高分子物理加工过程，工艺相对简单，生产成本也较低。但是，由于起骨架支撑作用的疏水性粘结聚合物（如低密度聚乙烯）与起离子传导（交换）作用的亲水性树脂粉之间的极性相差较大，使得异相离子交换膜在电驱动膜分离应用时容易出现结构分离现象，存在明显的“脱粉”和“空穴”缺陷。另一方面，均相离子交换膜的制造，通常是预先成基膜，再对基膜实施功能基化反应来引入离子交换基团。如聚苯乙烯系阴离子交换膜，需要将聚苯乙烯基膜先实施氯甲基化，再实施胺化反应而得。而要对整膜实施功能基化反应，特别是氯甲基化反应，反应过程难以精确操控，对过程控制和装备的要求都很高，且难以保证每个批次产品性能的稳定性。

为止，我们之前结合利用我国现有的离子交换树脂产业和异相离子交换膜产业的技术和装备条件，提出了一种聚苯乙烯系离子交换合金膜的制造方法（中国发明专利申请号201110417296.3）。随后考虑到聚偏氟乙烯优异的耐热性、化学稳定性、成膜柔韧性和热塑加工性能，进一步提出了一种聚苯乙烯/聚偏氟乙烯阳离子交换膜的制备方法（中国发明专利申请号201210259047.0）。本发明将提出聚苯乙烯/聚偏氟乙烯阴离子交换膜的制造方法。

发明内容

本发明的目的，是为了全面提升传统聚苯乙烯系异相阴离子交换膜的综合性能，提供一种具有高分子互穿网络结构的聚苯乙烯/聚偏氟乙烯阴离子交换合金膜的制造方法，该方法制造的阴离子交换膜的结构和性能，均优于阴离子交换异相膜，而接近于阴离子交换均相膜。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种聚苯乙烯/聚偏氟乙烯阴离子交换合金膜的制造方法，该方法包括以下步骤：

1、先将含有苯乙烯、交联剂和引发剂的单体溶液，加到聚偏氟乙烯溶液之中，充分混合，得到均匀的苯乙烯/聚偏氟乙烯复合溶液；

2、接着将混合溶液加热，聚合之后得到聚苯乙烯/聚偏氟乙烯胶状物；将胶状物挤出、水沉淀固化、拉丝、造粒，得到聚苯乙烯/聚偏氟乙烯合金颗粒；将合金颗粒烘干，粉碎，得到聚苯乙烯/聚偏氟乙烯合金粉末；

3、然后加入氯甲醚和无水氯化锌，对聚苯乙烯/聚偏氟乙烯合金粉末实施氯甲基化反应；将氯甲基化产物洗涤、烘干，制得氯甲基化聚苯乙烯/聚偏氟乙烯粉末；

4、将氯甲基化聚苯乙烯/聚偏氟乙烯粉末投入密炼机，添加颜料、增柔剂、抗氧化剂和脱模剂等辅料，密炼，出料；然后送入开炼机，开炼，拉片；再送入热压机中，热压成型，制得氯甲基化聚苯乙烯/聚偏氟乙烯预制膜；

5）将预制膜与胺化溶液反应，洗涤，即制得聚苯乙烯/聚偏氟乙烯阴离子交换合金膜。

本发明的有益效果是：所制得的聚苯乙烯/聚偏氟乙烯阴离子交换合金膜，起基膜作用的偏氟乙烯组分与起离子交换作用的季胺化聚苯乙烯组分之间相互缠绕，具有互相贯穿的高分子合金结构，消除了传统异相阴离子交换膜中树脂粉与高分子粘结剂之间不相容的结构缺陷，膜电阻大为降低，膜的电化学综合性能优于阴离子交换异相膜，而接近于阴离子交换均相膜。并且，制得的阴离子交换合金膜不用覆盖增强网布，它的机械强度足够高，可以满足电驱动膜过程的实际应用要求。

附图说明

图1是本发明的制造工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的聚苯乙烯/聚偏氟乙烯阴离子交换合金膜的制造方法，包括以下步骤：

1、先将含有苯乙烯、交联剂和引发剂的单体溶液，加到聚偏氟乙烯溶液之中，充分混合，得到均匀的苯乙烯/聚偏氟乙烯复合溶液；