[发明专利]一种芳纶隔膜、制备方法与装置

权利要求书

1.一种成膜装置，其特征在于，该装置包括：挤出磨具、预热辊、冷却辊、干燥辊、收卷辊、干燥箱、低温箱和水洗槽，预热辊和冷却辊的外围套有钢带，钢带在预热辊和冷却辊表面运行；制膜液通过挤出模具转移到钢带表面，随着钢带的运动进入干燥箱，然后经过冷却辊直接进入低温箱，再依次经过水洗槽和干燥辊，由卷取辊进行收卷。

2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，所述干燥箱设有抽气口，低温箱设有冷气进口。

3.一种芳纶隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备芳纶聚合物溶液；

(2)将芳纶聚合物溶液经稀释得到的芳纶聚合物分散液，然后利用权利要求1或2所述成膜装置制备芳纶膜；

(3)将得到的芳纶膜经过双向拉伸后，进一步热定型，最终制得芳纶隔膜。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)制备芳纶膜的步骤如下：

芳纶聚合物分散液经挤出模具挤出至经预热辊加热的钢带，经过干燥箱使溶剂挥发，然后经冷却辊和低温箱快速降温，在水洗槽中充分水洗，水洗过程中伴随超声处理，再经过干燥辊表面充分干燥后，由收卷辊进行收卷；其中，挤出速度0.1～10m/min；钢带表面线速度为0.1～60m/min。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述挤出速度0.1～5.0m/min；所述钢带表面线速度为1.0～50m/min。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述预热辊表面温度为60～200℃，所述预热辊表面线速度为0.1～50m/min；所述冷却辊温度为5～50℃，冷却辊表面线速度为0.1～50m/min；所述冷却箱内平均温度为5～40℃。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述预热辊表面温度为70～140℃，所述预热辊表面线速度为1～10m/min；所述冷却辊温度为20～40℃，冷却辊表面线速度为1～10m/min；所述的干燥辊表面温度为60～200℃，所述干燥箱内平均温度为60～200℃；所述超声处理的功率200-1500W，温度20-90℃，时间5-60min。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)芳纶聚合物溶液的制备：由间苯二胺和间苯二甲酰氯在有机溶剂中低温、保护氛围条件下聚合反应，制备得到中性芳纶聚合物溶液；所述间苯二胺和间苯二甲酰氯的摩尔比为100：(85～120)；间苯二甲酰氯分2-5次分批加入；

步骤(2)所述的芳纶聚合物分散液的浓度为质量百分比5～30％，所述的芳纶聚合物分散液还经真空除泡预处理；

步骤(3)所述双向拉伸具体为横向拉伸1.3-5.0倍和纵向拉伸1.3-5.0倍；所述热定型温度为280～330℃，时间1-30min。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(1)芳纶聚合物的制备：在低温、氮气保护氛围条件下将助溶剂和间苯二胺溶解在N,N-二甲基乙酰胺中，然后加入间苯二甲酰氯，得到反应液；随着反应进行，反应液温度逐渐升高，经保温处理后加入碱性药剂进行中和，制备得到中性芳纶聚合物溶液；所述间苯二胺和间苯二甲酰氯的摩尔比为100：(85～110)；

所述助溶剂为溴化锂、氯化锂、氯化钙、溴化钙中的一种以上；所述保温处理为40～80℃保温0.5～12h；所述碱性药剂为氧化钙、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化钠、有机胺中的一种以上；

步骤(2)所述的芳纶聚合物分散液的浓度为质量百分比10～25％；所述挤出模具参数为模口长200±50mm，宽20-500μm；

步骤(3)所述双向拉伸具体为横向拉伸2.0-5.0倍和纵向拉伸2.0-5.0倍；所述热定型温度为290～330℃，时间1-20min。

10.权利要求3～9任意一项所述方法制备得到的芳纶隔膜。