本發(fā)明涉及一種雙層納米復(fù)合隔膜的制備方法。

背景技術(shù)：

自氯化鈉制備苛性蘇打和氯的氯堿電解槽基本有兩種類型：汞和隔膜，在隔膜方法中，多空隔膜將陽極室和陰極室隔開，氯化鈉水溶液從陽極室流過隔膜進入陰極室，其中在陰極上產(chǎn)生氫氣，廢電池液包括氯化鈉以及氫氧化鈉，以氣體形式在陽極得到產(chǎn)生的氯，目前隔膜電池特征是可調(diào)節(jié)的、活潑的鈦陽極和更傾向與用合成聚合物纖維致密的隔膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石棉隔膜。

石棉隔膜由于在高溫電解過程中發(fā)生隔膜膨脹而使隔膜失效的情況，隔膜電解槽的使用壽命短，取代石棉，減少隔膜電槽使用造成環(huán)境污染問題已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員研發(fā)的課題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，從而提供一種雙層納米復(fù)合隔膜的制備方法，隔膜使用壽命長。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是這樣的：雙層納米復(fù)合隔膜的制備方法，包括以下步驟：

S1：Zr⁴⁺聚合物前驅(qū)體制備，將四氯化鋯金屬鹽溶解于二次蒸餾水內(nèi)，按Zr⁴⁺:弱酸=1:6的物質(zhì)量比加入弱酸，在50-70℃條件下進行攪拌混合溶解，采用氨水調(diào)節(jié)將溶液調(diào)至中性，形成透明溶液，按弱酸：多元醇=1:2的物質(zhì)量比加入多元醇，將溶液置于80-100℃環(huán)境中進行酯化反應(yīng)，形成均勻穩(wěn)定的聚合物前驅(qū)體；

S2：涂覆膠制備，將制備完成的Zr⁴⁺聚合物前驅(qū)體溶液按物質(zhì)量比為1:1比例溶解于PTFE乳液內(nèi)，攪拌混合形成涂覆膠；

S3：基布上膠，在PSS/PTFE基布上通過涂覆或者浸潤的方式附著配制完成的涂覆膠；

S4：烘干，將上膠后的基布進行烘干，烘干溫度控制為100-140℃；

S5：熱壓成型，將烘干后的基布在熱壓模具中進行熱壓成型，熱壓溫度控制為360-380℃。

進一步改進的是：所述弱酸為檸檬酸或者馬來酸。

進一步改進的是：所述多元醇為乙二醇。

進一步改進的是：四氯化鋯金屬鹽與弱酸混合唯獨為60℃。

進一步改進的是：酯化反應(yīng)溫度為90℃。

進一步改進的是：烘干溫度為130℃。

進一步改進的是：熱壓溫度為370℃。

通過采用前述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：具有適中的孔隙率，良好的抗化學(xué)藥劑腐蝕及優(yōu)異的親水特性；引入納米ZrO₂可減少隔膜中ZrO₂的使用量，減輕隔膜重量，用在氯堿行業(yè)中代替石棉隔膜使用，可克服石棉隔膜由于在高溫電解過程中發(fā)生隔膜膨脹而使隔膜失效的情況，提高隔膜電解槽的使用壽命。

附圖說明

圖1為Zr⁴⁺聚合物前驅(qū)體原理示意圖；

圖2為涂覆膠制備流程圖；

圖3為本發(fā)明加工流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式來進一步說明本發(fā)明。

如圖1-圖3所示，本發(fā)明公開一種雙層納米復(fù)合隔膜的制備方法，包括以下步驟：

S1：Zr⁴⁺聚合物前驅(qū)體制備，將四氯化鋯金屬鹽溶解于二次蒸餾水內(nèi)，按Zr⁴⁺:弱酸=1:6的物質(zhì)量比加入弱酸，在50-70℃條件下進行攪拌混合溶解，本實施例中優(yōu)選溫度為60℃，采用氨水調(diào)節(jié)將溶液調(diào)至中性，形成透明溶液，按弱酸：多元醇=1:2的物質(zhì)量比加入多元醇，將溶液置于80-100℃環(huán)境中進行酯化反應(yīng)，本實施例中優(yōu)選溫度為90℃，形成均勻穩(wěn)定的聚合物前驅(qū)體；

S2：涂覆膠制備，將制備完成的Zr⁴⁺聚合物前驅(qū)體溶液按物質(zhì)量比為1:1比例溶解于PTFE乳液內(nèi)，攪拌混合形成涂覆膠；

S3：基布上膠，在PSS/PTFE基布上通過涂覆或者浸潤的方式附著配制完成的涂覆膠；

S4：烘干，將上膠后的基布進行烘干，烘干溫度控制為100-140℃，本實施例中優(yōu)選溫度為130℃；

S5：熱壓成型，將烘干后的基布在熱壓模具中進行熱壓成型，熱壓溫度控制為360-380℃，本實施例中優(yōu)選溫度為370℃。

所述弱酸為檸檬酸或者馬來酸，本實施例中優(yōu)選采用檸檬酸。

本實施例中多元醇優(yōu)選采用乙二醇。

本實施例中隔膜以PPS/PTFE短纖維基布為基材，在基材孔洞及表面采用PTFE乳液引入PTFE結(jié)構(gòu)，所述的PTFE乳液內(nèi)含有Zr⁴⁺的聚合物前驅(qū)體，通過370℃高溫加熱過程將PPS/PTFE及PTFE材料復(fù)合到一起，并在PPS/PTFE及PTFE材料表面引入無機納米ZrO₂；本發(fā)明提供的雙層隔膜材料具有適中的孔隙率，良好的抗化學(xué)藥劑腐蝕及優(yōu)異的親水特性；引入納米ZrO₂可減少隔膜中ZrO₂的使用量，減輕隔膜重量，用在氯堿行業(yè)中代替石棉隔膜使用，可克服石棉隔膜由于在高溫電解過程中發(fā)生隔膜膨脹而使隔膜失效的情況，提高隔膜電解槽的使用壽命，取代石棉，減少隔膜電槽使用造成環(huán)境污染問題。

Zr⁴⁺聚合物前驅(qū)體形成的原理如下：

采用經(jīng)典的Pechini方法，利用某些弱酸如檸檬酸和馬來酸與許多金屬陽離子如 Ti, Zr, Cr, Mn, Ba, La等形成絡(luò)合物的能力。這些絡(luò)合物在加熱時與多元醇如乙二醇進行酯化反應(yīng)形成聚合物玻璃，金屬陽離子則均勻分布于聚合物玻璃中。玻璃保持著原子尺度的均勻性，經(jīng)低溫預(yù)燒可得到納米級氧化物粉末。在Pechini方法中，應(yīng)用最廣泛的是檸檬酸（CA）和乙二醇（EG）。因為：①、在此反應(yīng)過程中由許多非單鍵的金屬陽離子產(chǎn)生，這些金屬陽離子易與檸檬酸螯合，形成穩(wěn)定的螯合物；②、在乙二醇中有兩個很強的羥基會抓螯合物金屬離子，所以金屬檸檬酸螯合物可以安定地在乙二醇中形成；③、檸檬酸中有三個羧基（-COOH）會與乙二醇中的兩個羥基（-OH）連續(xù)產(chǎn)生酯化反應(yīng)，而形成聚酯型的樹脂。在Pechini 方法中，主要為乙二醇與檸檬酸及其金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及其優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。