[发明专利]离子交换膜流延连续成型方法及装置

说明书

本发明涉及一种离子交换膜流延连续成型方法及装置，属于材料科学领域。首先将成膜树脂，以及聚合物或无机粒子填料，溶解分散在有机溶剂中，调整溶液浓度，再进行脱泡，形成制膜浆料；将制膜浆料投入供料系统，通过连接的管路进入流延机，在流延机上通过改变温度场、电场进行固化成型，最后进行收卷、裁剪得到离子交换膜。本发明的优点是：实现连续化生产，缩短生产周期，膜产品成品率提高，降低成本；有机物的使用量少，在流延机上配备溶剂回收装置，减小环境污染；操作简单，对设备和操作人员的要求不高。

技术领域

本发明涉及一种离子交换膜流延连续成型方法及装置，属于材料科学领域。

背景技术

离子交换膜是具有离子交换性能的、主要由高分子材料制成的薄膜。它与离子交换树脂相似，都是在高分子骨架上连接一个活性基团，但作用机理和方式、效果都有不同之处。离子交换膜应用广泛，如可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩，也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐，分离各种离子与放射性元素、同位素，分级分离氨基酸等。此外，在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备，以及燃料电池隔膜、液流电池与离子选择性电极中，也都采用离子交换膜。离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位，它对仿生膜研究也将起重要作用。

对于离子交换膜的制备一种为熔融挤出法，成膜机理为树脂的熔融温度和起始分解温度相差较大时，可以采用将树脂熔体直接从挤出机挤出成膜的成型方法。该法是把树脂在一定的温度下用挤出机直接挤出，挤出温度应该高于树脂的熔融温度，并且低于分解温度。但目前国内急需解决的问题是完善用高温树脂挤塑工艺(如：全氟磺酸膜)，消除成膜过程中的“针眼”等问题，消除增强复合膜中的“鱼眼”问题以及改进膜的复合设备从而提高膜的复合效果，并且该制备工艺的设备价格相对较高。另一种成膜方法为流延法制膜：其成膜机理是浓的离子交换膜溶液挥发过程中大分子链段重排进入晶格并由无序变为有序的结晶过程，溶剂挥发后形成离子交换膜。大分子重排运动需要一定的热运动能，而形成结晶结构又需要分子间有足够的内聚能。该方法比较常用，多采用流延法的是在实验室或小批量级别的离子交换膜制备时。国内主要采用溶液铸膜法制备隔膜，中国专利申请(公开号CN101316880A)的专利中，公开一种溶液的铸膜法，然而溶液铸膜法溶剂的用量大，对环境污染严重，生产效率低、膜厚度均一性不高。因此，开发一种生产效率高、性能稳定、产品成品高、膜厚度均匀的离子交换膜流延连续成型方法及装置至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子交换膜流延连续成型方法及装置，解决传统流延法制备离子交换膜生产效率低、废品率高、膜厚度均匀性差等问题。

本发明的技术方案：

一种离子交换膜流延连续成型方法，包括成膜浆料的制备、供料，通过刮刀进入流延机热处理成型，以及膜清洗、收卷、裁剪步骤，具体过程如下：首先将成膜树脂，以及聚合物或无机粒子填料，溶解分散在有机溶剂中，调整溶液浓度，再进行脱泡，形成制膜浆料；将制膜浆料投入供料系统，通过连接的管路进入流延机，在流延机上通过改变温度场、电场进行固化成型，最后进行收卷、裁剪得到离子交换膜。

所述的离子交换膜流延连续成型方法，成膜树脂和聚合物包括全氟磺酸树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚苯并咪唑树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚醚醚酮树脂、聚乙烯醇树脂之一种或两种以上。

所述的离子交换膜流延连续成型方法，无机粒子包括二氧化硅、二氧化钛、分子筛、介孔分子筛之一种或两种以上。

所述的离子交换膜流延连续成型方法，有机溶剂为二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-基吡咯烷酮、乙醇、甲醇之一种或两种以上。

所述的离子交换膜流延连续成型方法，溶液浓度的质量分数调整范围30～80％。