一種離子交換膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種離子交換膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]離子交換膜在工業(yè)上被用于許多領(lǐng)域，如作為制鹽、食品領(lǐng)域的脫鹽工序等中利用的電滲析用膜，作為燃料電池的電解質(zhì)膜，或者作為鋼鐵業(yè)等中用于從生成的含金屬離子的酸中回收酸的擴(kuò)散透析用膜等。不同結(jié)構(gòu)、不同方法制造的離子交換膜在離子選擇性、交換容量、電阻、滲水性以及化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性方面存在明顯的差異，并且在化工分離領(lǐng)域，離子交換膜的應(yīng)用過(guò)程中普遍存在“跑料”和“逃水”的問(wèn)題，根據(jù)唐南平衡理論和擴(kuò)散作用定律，當(dāng)離子交換膜兩側(cè)濃度不同的溶液接觸時(shí)，必然會(huì)發(fā)生電解質(zhì)離子從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)擴(kuò)散滲析，同時(shí)又有水從低濃度側(cè)向高濃度側(cè)的自然擴(kuò)散滲透。這就是所謂的“跑料”和“逃水”現(xiàn)象問(wèn)題，跑料損失產(chǎn)品，在EDI裝置中則不能制得超純水，逃水增加處理的能耗。并且在電滲析濃縮過(guò)程中不能制得高濃度的電解質(zhì)液體，而且，離子交換樹(shù)脂由于具有大量的離子交換基團(tuán)，當(dāng)浸漬于電解質(zhì)水溶液時(shí)，容易發(fā)生溶脹，會(huì)使離子交換膜產(chǎn)生強(qiáng)度下降、形態(tài)變化。另外，傳統(tǒng)的離子交換膜制作工藝只能壓延生產(chǎn)出厚度在
0.42 ± 0.04mm (干態(tài))，寬度不超過(guò)1600mm的膜材制品，使其應(yīng)用存在局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的是為了提供一種膜成品致密性高，鹽擴(kuò)散系數(shù)小和壓力透水性小，同時(shí)其采用4輥壓延可以做到膜材制品厚度達(dá)到0.05mm,同時(shí)寬度可以達(dá)到3600mm的一種離子交換膜的制備方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種離子交換膜的制備方法，特征在于:
[0006]I)其原料組分及重量份為:
[0007]陰離子/陽(yáng)離子樹(shù)脂5500份?6500份，聚乙烯1400份?1550份，聚異丁烯450份?490份，引發(fā)劑30份?65份，交聯(lián)劑30份?180份，偶聯(lián)劑60份?200份，抗氧化劑5份?15份，潤(rùn)滑劑60份?100份，脫模劑60份?90份，顏料5份?12份；
[0008]所述聚乙烯為高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線狀低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯的一種或多種混合物；或?yàn)橄鄬?duì)于乙烯單元包含4摩爾％以下比例的丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯等α-烯烴單元的共聚物；
[0009]2)其制造方法包括如下步驟:
[0010]第一步，將高壓聚乙烯、聚異丁烯、偶聯(lián)劑、抗氧化劑、引發(fā)劑、顏料按比例集中有序的投入到高速混合攪拌機(jī)，在常溫下進(jìn)行充分均勻地混合，然后由電腦自動(dòng)秤配料系統(tǒng)按設(shè)定的比例集中有序的加入潤(rùn)滑劑、脫膜劑、陰離子/陽(yáng)離子樹(shù)脂；
[0011]第二步，混合物料由管道輸送到密煉機(jī)，在密閉的混煉室內(nèi)通過(guò)加熱裝置，加溫到180°C到200°C左右，通過(guò)密煉機(jī)中轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得混合物料得到充分地混合塑煉，形成有一定韌性的團(tuán)狀體；
[0012]第三步，充分混合塑煉的團(tuán)狀體物料，經(jīng)由機(jī)械壓力經(jīng)管道被輸送到一組開(kāi)放式空腔輥筒，開(kāi)放式空腔輥筒通過(guò)加熱介質(zhì)保持180°C左右的溫度，并通過(guò)輥筒間的差速和輥隙調(diào)節(jié)，對(duì)物料進(jìn)行強(qiáng)烈的擠壓和剪切，使混合物料進(jìn)一步得到塑煉；
[0013]第四步，在一次開(kāi)煉輥筒上的混合物料通過(guò)切割裝置進(jìn)行切割，并通過(guò)皮帶輸送到壓濾機(jī)，壓濾機(jī)的機(jī)筒和模頭通過(guò)加熱介質(zhì)保持180°C左右的溫度，并通過(guò)螺桿、濾網(wǎng)、模頭進(jìn)行連續(xù)過(guò)濾擠出，產(chǎn)生不含雜質(zhì)的，連續(xù)供應(yīng)的柱狀物料；
[0014]第五步，柱狀物料通過(guò)皮帶輸送到二次開(kāi)煉的輥筒上進(jìn)行精煉，二次開(kāi)煉輥筒上的物料通過(guò)切割裝置被切割并剝離成所需膜材大小，然后輸送到4輥壓延裝置上，通過(guò)加熱介質(zhì)分別將4個(gè)輥筒恒定在200°C到160°C之間，壓輥之間的間隙可以數(shù)字調(diào)節(jié)，從而可以壓延出不同厚度的膜材，膜材通過(guò)牽引輥被剝離并傳輸出去，并嵌入兩層網(wǎng)布之間，再送入壓機(jī)熱壓；最后冷卻、定型、收卷。
[0015]優(yōu)選地，上述的一種離子交換膜的制備方法，其中所述引發(fā)劑為有機(jī)過(guò)氧化物系聚合引發(fā)劑，包括過(guò)氧化辛酰、過(guò)氧化月桂酰、過(guò)氧化2-乙基己酸叔丁酯、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化異丁酸叔丁酯、過(guò)氧化月桂酸叔丁酯、過(guò)氧化苯甲酸叔己酯、二叔丁基過(guò)氧化物，所述交聯(lián)劑為二乙烯苯，所述偶聯(lián)劑為有機(jī)硅烷類單體，所述脫膜劑是聚四氟乙烯或硅樹(shù)脂脫膜劑的任意一種，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣。
[0016]本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:原料交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑在壓機(jī)中，因溫度增加，促使引發(fā)劑產(chǎn)生游離基使交聯(lián)劑和高分子粘結(jié)劑、偶聯(lián)劑與陰離子/陽(yáng)離子樹(shù)脂反應(yīng)，使線性高分子材料形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，高分子聚合物粘結(jié)材料本身交聯(lián)外，還與離子交換樹(shù)脂產(chǎn)生交聯(lián)或偶聯(lián)作用，使膜形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，尤其是兩者的接觸面上條條拉緊，減少間隙的形成解決了傳統(tǒng)異相離子交換膜選擇性差，透水率大和壽命短的缺點(diǎn)，提高了離子交換膜的使用性能；另外，本發(fā)明采用的生產(chǎn)工藝(4輥壓延)可以做到成型膜材厚度達(dá)到0.05mm,同時(shí)寬度可以達(dá)到3600mm。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為使對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如下:
[0018]—種離子交換膜的制備方法，特征在于:
[0019]I)其原料組分及重量份為:
[0020]陰離子/陽(yáng)離子樹(shù)脂5500份?6500份，聚乙烯1400份?1550份，聚異丁烯450份?490份，引發(fā)劑30份?65份，交聯(lián)劑30份?180份，偶聯(lián)劑60份?200份，抗氧化劑5份?15份，潤(rùn)滑劑60份?100份，脫模劑60份?90份，顏料5份?12份；
[0021]所述聚乙烯為高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線狀低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯的一種或多種混合物；或?yàn)橄鄬?duì)于乙烯單元包含4摩爾％以下比例的丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯等α-烯烴單元的共聚物；
[0022]2)其制造方法包括如下步驟:
[0023]第一步，將高壓聚乙烯、聚異丁烯、偶聯(lián)劑、抗氧化劑、引發(fā)劑、顏料按比例集中有序的投入到高速混合攪拌機(jī)，在常溫下進(jìn)行充分均勻地混合，然后由電腦自動(dòng)秤配料系統(tǒng)按設(shè)定的比例集中有序