用于制造离子交换膜的方法技术

为了制备膜，多个膜基材各自被可固化液体混合物润湿，以堆叠排列，使得每一对基材通过至少一个薄膜分隔，并且同时移动通过共同的固化区域。每一个润湿的基材片材可夹在两个薄膜之间。固化后，堆叠包含两个或更多个膜，其中每一对膜通过薄膜分隔。用于制备膜的设备包含至少两个基材进料装置，至少一个薄膜进料装置，一个或多个化学润湿装置，固化区域，任选地，堆叠分离区域，和，任选地，膜结合或熔化区域。膜生产速率可提高，而每单位面积的膜所需的固化能降低。所述方法可制备例如离子交换膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造离子交换膜的方法相关申请本申请根据35USC119要求2012年9月7日提交的美国临时申请号61/698,210的权益和优先权，其通过引用结合到本文。专利
本专利技术总的涉及用于制造膜(membrane)的方法，更具体地，本专利技术涉及用于制备离子交换膜的连续方法。专利技术背景美国专利号5,264,125(使用非可聚合的高沸点溶剂制造连续负载的离子选择性膜的方法)描述了一种用于制备负载的离子交换膜的连续方法。所述方法包括形成基材和在基材每一面上的柔性薄膜(film)的连续夹层。薄膜延伸越过基材的侧边缘。将薄膜的边缘密封在一起，以形成含有基材的口袋。随后，在一对挤压辊之间拉该夹层。将液体加入挤压辊之上的口袋，以在挤压辊之上和在薄膜之间形成液体池。液体湿润基材并且填充基材中的孔，随后夹层通过挤压辊。夹层从挤压辊通过一组用于固化液体的装置，例如加热器。液体中的可聚合的组分聚合，从而形成加强的聚合物片材。夹层连续通过一组除去夹层边缘密封的刀并且通过一对从聚合物片材除去薄膜的辊。聚合物片材随后准备好可用作离子交换膜。在上述方法中，生产速率为所需固化时间和固化区域长度的函数。由于提高固化区域长度昂贵，已作出一些努力来通过提供更快的反应而提高生产速率，例如通过使用更加活性的催化剂或更高的固化温度来提高反应速率。专利技术概述在一种制备膜的方法中，多个膜基材各自被可固化液体混合物润湿，以形成膜前体。膜前体与多个薄膜以堆叠排列，使得每一对膜前体通过至少一个薄膜分隔。堆叠移动通过固化区域，以将膜前体转化为膜。随后，将膜与薄膜分离。可制备可在薄膜之间形成的任何类型的膜。然而，本文描述的方法主要用于制备离子交换膜。在本说明书中描述的用于制备膜的设备包含至少两个基材进料装置，至少三个薄膜进料装置，一个或多个可固化液体混合物的供应，固化区域，和任选地，堆叠分离区域。进料装置设置用于向设备的其余部分进料一组材料，所述材料包含在两个基材之间排列的薄膜。通过在共同的生产线中以固化堆叠中的两个或更多个膜前体，所述方法和设备允许同时制备两个或更多个膜。使用相同或不同的可固化液体混合物以及相同或不同的基材，可同时制备两个或更多个膜。在一些情况下，所述方法和设备可降低生产的每单位面积膜所需的固化能。可修改现有的膜制造生产线，以允许同时生产两个或更多个膜。附图简述图1为堆叠的端视图，其中两个膜或膜前体通过薄膜分隔。图2为用于制造膜的设备的示意图。图3为大体如在图2中的设备的示意图，但是经修改，以制备复合或双极膜。专利技术详述除非上下文明确说明另外的情况，否则单数形式“一个”、“一”和“该”包括复数个对象。引用相同特征的所有范围的端点可独立地组合并且包括引用的端点。所有参考文献通过引用结合到本文中。与量结合使用的修饰语“约”包括陈述的值，并且具有上下文指示的含义(例如，包括与具体量的测量相关的公差范围)。“任选的”或“任选地”指随后描述的事件或情况可能发生或者可能不发生，或者随后指定的材料可能存在或者可能不存在，并且该描述包括其中事件或情况发生或者其中材料存在的情况，以及其中事件或情况不发生或者材料不存在的情况。术语“包含”、“包含”、“包括”、“包括”、“具有”、“具有”、“含有”、“含有”或其任何其它变体，旨在涵盖非排他的包括。例如，包含一要素列表的过程、方法、制品或设备不必然仅限于那些要素，而是可包括未明确列举的或这样的过程、方法、制品或设备固有的其它要素。图1显示堆叠10的端视图，其中两个膜20或膜前体22(取决于堆叠10是否已固化)通过薄膜30(或称为分隔片材或包封片材)分隔。在图1的实例中，一个薄膜30b被两个膜20或膜前体22共享。或者，在一对膜20或膜前体22之间可存在两个或更多个薄膜，例如在薄膜30b的位置。在堆叠10的顶部和底部提供另外的薄膜30a，30c。堆叠10的模式还可重复，以包括多于两个膜20或膜前体22。图1不是按比例绘制。特别是，堆叠10的高度已被放大，以更清楚地显示其不同的层。堆叠的高度为最多几毫米左右，而堆叠10的宽度可为数十厘米左右。堆叠10的长度(未显示)可为数十或数百米或更多，任选地，多个堆叠10可接合在一起。虽然堆叠10具有有限的长度，但是经过一些时间段，例如一小时或更多，堆叠10或其组分可通过一些或所有的制造设备而没有终止。因此，堆叠10可认为是无限长度，并且所述方法的各方面可描述为连续的，即使该过程可能需要不时地中断，例如以提供另外量的用于形成堆叠10的材料。堆叠10在图1中显示，其中其各层水平取向并且在彼此之上或之下堆叠。然而，堆叠10还可以其它取向存在。例如，各层可垂直取向并且肩并肩堆叠，或者各层可在有角度的斜面上取向。示于图1的堆叠10具有越过膜20或膜前体22延伸的薄膜30，并且在堆叠10的边缘处在密封区域12处结合在一起。或者，薄膜30可越过膜20或膜前体22延伸，但是不彼此密封。此外，堆叠10可具有越过膜20或膜前体22延伸至较低程度或不延伸的薄膜30。例如，在以下描述的制造方法接近结束时，可从堆叠10切割薄膜30的一些或所有的延伸部分。图2为用于制造膜的设备90的示意图。第一基材进料器100和第二基材进料器120将基材112的片材进料至设备90的其余部分。例如，基材112可在基材进料器100，120中的辊上提供。基材进料器100，120可为被动的，对退卷施加阻力，或者施加动力以促进退卷，与设备90的其它元件组合来按需提供期望的线速度和张力。在图2的实例中，每一个基材进料器100，120提供一定量的相同的基材112。任选地，基材进料器100，120中的一个可提供不同的基材。任选地，可提供更多的进料器和基材。进一步任选地，任何基材进料器100，120可提供许多可熔合在一起的基材112。进料区域100还包括三个薄膜进料器140。每一个薄膜进料器140向设备90的其余部分进料薄膜30的片材。例如，薄膜30可在薄膜进料器140中的辊上提供。薄膜进料器140可为被动的，对退卷施加阻力，或者施加动力以促进退卷，与设备90的其它元件组合来按需提供期望的线速度和张力。在图2的实例中，每一个薄膜进料器140提供一定量的相同的薄膜30。任选地，一个或多个薄膜进料器140可提供不同的薄膜。进一步任选地，可提供更多的进料器和薄膜。例如，可在两个基材112之间或在一个或多个另外的基材112周围提供另外的薄膜30。进一步任选地，任何进料器140可同样提供许多薄膜。排列基材进料器100，120和薄膜进料器140，使得薄膜30在基材112的两个片材之间和在基材112的两个片材之外进料。所得到的基材112和薄膜30的排列与它们的相应的纵向中线一起行进，基本上在单一平面中移动。通过经过一个或多个装置例如辊、带或导杆(未显示)，基材112和薄膜30可相对于彼此进入期望的间隔或对准。基材112和薄膜30任选通过边缘密封装置130。在边缘密封装置130中，将两个或更多个薄膜30的边缘密封在一起，优选越过位于薄膜30之间的基材112的边缘。两个或更多个薄膜的边缘可密封在一起，例如，通过使它们经过能量源，例如加热器或超声波焊接器，以熔融薄膜的边缘，并且将熔融的薄膜压在一起。压制步骤可在使薄膜熔融的步骤之后或期间实施。将薄膜30的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备膜的方法，所述方法包括以下步骤：a) 使用可固化液体混合物润湿多个膜基材；b) 将一个或多个薄膜和所述多个润湿的基材排列成堆叠，使得一对基材通过至少一个薄膜分隔；和c) 同时固化所述堆叠中的润湿的基材中的液体混合物，以生产多个膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.07 US 61/6982101.一种制备膜的方法，所述方法包括以下步骤：a)使用可固化液体混合物润湿多个膜基材；b)将一个或多个薄膜和所述多个润湿的基材排列成堆叠，使得一对基材通过至少一个薄膜分隔；和c)同时固化所述堆叠中的润湿的基材中的液体混合物，以生产多个膜。2.权利要求1的方法，其中所述膜为离子交换膜。3.权利要求1或2的方法，其中每一个润湿的基材在所述堆叠中排列在两个薄膜之间。4.权利要求1的方法，其中所述薄膜由聚酯制成。5.权利要求1的方法，其中所述堆叠包含2-10个润湿的基材。6.权利要求1的方法，其中所述液体混合物通过加热或辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：H拉马南，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US