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，尤其是涉及一種離子交換膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對(duì)溶液里的離子具有選擇透過(guò)能力的高分子膜。因?yàn)橐话阍趹?yīng)用時(shí)主要是利用它的離子選擇透過(guò)性，所以也稱為離子選擇透過(guò)性膜。
[0003]自1950年Judaw試制成功具有高選擇透過(guò)性的陰、陽(yáng)離子交換膜以來(lái)，離子交換膜技術(shù)發(fā)展迅速，從初期性能差的非均相、單一離子交換膜，到如今均相、多種特殊用途的離子交換膜，在醫(yī)藥、廢水處理、食品工業(yè)、有色冶金等方面獲得廣泛應(yīng)用。
[0004]根據(jù)對(duì)選擇透過(guò)例子的類型分類，離子交換膜可分為:陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜。在陽(yáng)離子交換膜中，有固定的負(fù)電荷交換基，陰離子受負(fù)電荷的排斥，不能通過(guò)。即陽(yáng)離子交換膜只能通過(guò)陽(yáng)離子。同理，陰離子交換膜只能通過(guò)陰離子。
[0005]傳統(tǒng)離子交換膜生產(chǎn)加工的常用方法是熱壓法:將物料在密煉機(jī)上混煉均勻，在開(kāi)煉機(jī)上壓成規(guī)定厚度的膜片，剪裁后放在光滑平整的鋼板之間裝入熱壓機(jī)，利用熱量和壓力將薄膜壓實(shí)并充分完成聚合和交聯(lián)反應(yīng)，經(jīng)后處理得到離子交換膜。該方法簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，但薄膜厚度控制困難，薄膜受熱不均，容易出現(xiàn)薄膜因受熱過(guò)度，發(fā)生變色甚至降解的問(wèn)題。
[0006]專利公開(kāi)號(hào)為CN101735471A的專利公布了一種輻射接枝發(fā)制備均相強(qiáng)堿性陰離子交換膜的方法該方法制備離子交換膜易于操作，無(wú)毒無(wú)污染。但需使用輻射源，安全及技術(shù)要求較高，設(shè)備設(shè)備投資較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是提供一種離子交換膜的制備方法，其主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的薄膜厚度控制困難，薄膜受熱不均，容易出現(xiàn)薄膜因受熱過(guò)度，發(fā)生變色甚至降解，或者需使用輻射源，安全及技術(shù)要求較高，設(shè)備設(shè)備投資較大等的技術(shù)問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的:
本發(fā)明的一種離子交換膜的制備方法，其特征在于所述的方法包括:首先配制可光固化物料，物料經(jīng)成型裝置制成薄膜狀，然后在紫外光源下固化一段時(shí)間，引發(fā)物料聚合和交聯(lián)，經(jīng)后處理或經(jīng)磺化得到陽(yáng)離子交換膜，或者經(jīng)后處理或經(jīng)胺化得到陰離子交換膜。
[0009]所述磺化是現(xiàn)有技術(shù)，是指通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使化合物結(jié)構(gòu)上帶有磺酸基團(tuán)的操作。所述胺化是現(xiàn)有技術(shù)，是指通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使化合物結(jié)構(gòu)上帶有胺基團(tuán)的操作。
[0010]本發(fā)明提供的一種離子交換膜的制備方法，避免了傳統(tǒng)熱壓法，容易使薄膜受熱不均、過(guò)熱老化等問(wèn)題;克服了通常紫外光固化所需時(shí)間長(zhǎng)的難題，克服了紫外光固化薄膜的過(guò)程需要承托載體或基團(tuán)涂膠，如光固化平臺(tái)或網(wǎng)布涂膠等缺點(diǎn)，而本發(fā)明使用簡(jiǎn)單的成型裝置使成型薄膜，使用紫外光配合光引發(fā)劑引發(fā)聚合和交聯(lián)，制備離子交換膜，實(shí)現(xiàn)了操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)速度快，薄膜厚度均勻，可常溫生產(chǎn)，設(shè)備投資小的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]作為優(yōu)選，所述的配制可光固化物料是將反應(yīng)單體或聚合物、光引發(fā)劑、可增加離子交換膜強(qiáng)度或韌性的高分子助劑和有機(jī)溶劑或高分子材料，混合均勻，制成液狀混合物或膠狀物混合物;反應(yīng)單體或聚合物、光引發(fā)劑、可增加離子交換膜強(qiáng)度或韌性的高分子助劑、有機(jī)溶劑或高分子材料的質(zhì)量比為:1-90: 1-30:1-50:1-50。
[0012]作為優(yōu)選，所述的物料成型裝置是，使得配制好的可光固化物料，在重力作用下或壓力作用下通過(guò)窄小縫隙，形成平板狀薄膜或管狀薄膜的裝置。
[0013]作為優(yōu)選，所述的當(dāng)形成平板狀薄膜時(shí)，可調(diào)整物料成型裝置的縫隙大小和物料粘度來(lái)控制薄膜厚度；當(dāng)形成管狀薄膜時(shí)，可向管狀中空的部分通入氣體使薄膜膨脹，同時(shí)可調(diào)整物料成型裝置的縫隙大小和物料粘度，以控制調(diào)整薄膜厚度。
[0014]作為優(yōu)選，所述的薄膜狀物料在紫外光源下固化，使用單一光源或組合多個(gè)光源，物料在紫外光照射區(qū)內(nèi)停留0.0I秒到I小時(shí)，紫外光照功率I w -10 O k w，光照距離0.2 c m -50cm，固化溫度-20°C-200°C使物料聚合和交聯(lián);優(yōu)選的，物料在紫外光照射區(qū)內(nèi)停留0.5秒到20分鐘，紫外光照功率lw-80kw，光照距離0.2cm-20cm，固化溫度0°C_50°C。
[0015]作為優(yōu)選，所述的反應(yīng)單體或聚合物是可引入離子交換基團(tuán)的單體或帶有離子交換基團(tuán)的單體或聚合物，其為苯乙烯、二乙烯基苯、烷基苯磺酸、苯乙烯磺酸酯類、苯乙烯芐基鹵、烷基苯乙烯芐基鹵、胺基苯乙烯類，丙烯酸、烷基丙烯酸、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯、丙烯酸酯類、烷基丙烯酸縮水甘油酯類、馬來(lái)酸、馬來(lái)酸酯類、乙烯基醚類、烯丙基醚類、乙烯基醇、乙烯基硫醇、乙烯基環(huán)氧中的一種或多種的組合。
[0016]作為優(yōu)選，所述的光引發(fā)劑是一類能在紫外光或可見(jiàn)光吸收一定波長(zhǎng)的能量，產(chǎn)生自由基、陽(yáng)離子等，從而引發(fā)單體聚合交聯(lián)固化的化合物，其為2，4，6—三甲基苯甲?；⑺嵋阴?、2，4，6_三甲基苯甲?；交趸?、2-甲基-l-[4-甲硫基苯基]-2-嗎琳基-1-丙酮、重氮鹽、二芳基碘鑰鹽、三芳基硫鑰鹽、烷基硫鑰鹽、鐵芳烴鹽、磺酰氧基酮、三芳基硅氧醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻及衍生物、苯偶酰類、烷基苯酮類、酰基磷氧化物、硫雜蒽酮類中的一種或多種的組合。
[0017]作為優(yōu)選，所述的可增加離子交換膜強(qiáng)度或韌性的高分子助劑為氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚異丁烯、聚烯烴彈性體、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏氟乙烯、乙丙橡膠、硅橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠中的一種或多種的組合。
[0018]作為優(yōu)選，所述的有機(jī)溶劑或高分子材料為酚醛樹(shù)脂，萜烯樹(shù)脂、纖維素、天然橡膠、瓜爾膠、黃原膠、聚氨酯、聚氧化乙烯、水、乙醇、甲醇、丙三醇、白油、松香甘油酯、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、己烷、三乙醇胺、乙醚、環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)氧丙烷、甲苯、二甲苯、氯苯、氯仿、三甘醇二異辛酸酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯、乙酰檸檬酸三正丁酯、環(huán)氧大豆油、癸二酸酯中的一種或多種的組合。
[0019]作為優(yōu)選，所述的成型裝置包括有對(duì)稱設(shè)置的兩塊成型板，成型板下端的外表面收縮為斜面，兩塊成型板之間形成可通入物料的縫隙。
[0020]作為優(yōu)選，所述的成型裝置包括有外管與內(nèi)管，外管、內(nèi)管的直徑從上到下逐漸減小，外管與內(nèi)管之間設(shè)有可通入物料的縫隙，內(nèi)管的內(nèi)部設(shè)有可通入氣體的通孔。
[0021]因此，本發(fā)明使用簡(jiǎn)單的成型裝置使成型薄膜，使用紫外光配合光引發(fā)劑引發(fā)聚合和交聯(lián)，制備離子交換膜，該方法操作簡(jiǎn)便，技術(shù)難度低，生產(chǎn)速度快，薄膜厚度均勻，可常溫生產(chǎn)，設(shè)備投資小。
【附圖說(shuō)明】
[0022]附圖1是本發(fā)明實(shí)施例1、3成型裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2是本發(fā)明實(shí)施例2成型裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中零部件、部位及編號(hào):成型板1、斜面2、外管3、內(nèi)管4。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0025]實(shí)施例1:本例的一種離子交換膜的制備方法，其步驟為:采用65重量份丙烯酸、5重量份二乙烯苯、9重量份2，4，6_三甲基苯甲?；交趸?、3重量份乙丙橡膠、8重量份氯化聚乙烯、10重量份萜烯樹(shù)脂，以上各原料除去阻聚劑后，避光混合均勻，靜置脫泡，裝入平板型成型裝置中，如圖1，成型裝置包括有對(duì)稱設(shè)置的兩塊