一种水电解槽用混纺隔膜布制造技术

本发明专利技术公开一种水电解槽用混纺隔膜布，该隔膜布为由聚苯硫醚纤维与维纶纤维的混纺纱线所形成的机织物或无纺布，其平均孔径为0.1～15μm；其中所述聚苯硫醚纤维的含量为90～50重量%，所述维纶纤维的含量为10～50重量%。本发明专利技术的水电解槽用混纺隔膜布具有气密性高、亲水性好的特点，同时本发明专利技术的隔膜布还具有生产工艺简单、省能源、对环境无污染的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种水电解槽用混纺隔膜布
本专利技术涉及一种水电解槽用混纺隔膜布。
技术介绍
隔膜布是水电解槽的主要核心材料，广泛用于军事、石化、钢铁等制造领域以及水电解制氢、制氧设备，目前国内主要的碱性水电解制氢设备厂家仍然使用石棉布作为隔膜。但是，随着工业化进程的推进和技术进步，在生产实践过程中，人们也逐渐认识到石棉隔膜存在安全及健康的问题。因此，国际社会都会加大了对新型隔膜材料的研发力度。为适应日益激烈的国际竞争，把产品推向国际市场，用新一代非石棉隔膜布取代石棉隔膜布已势在必行。如采用聚苯硫醚纤维制得的隔膜布来代替石棉隔膜布，解决了污染、气密性低等问题。然而，由于聚苯硫醚纤维存在吸水性差的缺陷，导致制得的隔膜布亲水性差，无法真正满足使用要求。如中国公开专利CN101372752公开了一种采用普通聚苯硫醚纤维制成的非制造布，然后通过70～130℃，90～98%的H2SO4进行磺化处理20～40分钟，再用30%的氢氧化钾处理，最后得到耐高温碱性水电解槽隔膜。该专利技术由于非织造布的吸液率相对较强，经过强酸处理后，在清洗过程中需要消耗大量宝贵的水资源和化学药品，清洗时间也较长，且工艺操作复杂，易对环境造成污染。同时安全性也差，不宜进行工业化生产。又如中国公开专利CN101195944公开了一种采用聚醚醚酮纤维、聚苯硫醚纤维、聚丙烯纤维中的一种、两种或三种为原料织造而成的机织物作为无石棉环保节能型隔膜布，虽然该隔膜布的气密性满足了石棉隔膜的标准要求，但由于上述化学纤维的吸水性差，导致制得的隔膜布亲水性差，无法真正满足使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种气密性高、亲水性好的水电解槽用混纺隔膜布。本专利技术的技术解决方案如下：本专利技术的水电解槽用混纺隔膜布为由聚苯硫醚纤维与维纶纤维的混纺纱线所形成的机织物或无纺布，其中所述聚苯硫醚纤维的含量为90～50重量%，所述维纶纤维的含量为10～50重量%，该混纺隔膜布的吸水速度小于10s。上述混纺纱线的经纱捻系数为3.4～4.0，纬纱捻系数为1.3～2.8。本专利技术隔膜布的平均孔径为0.1～8μm，其中小于5μm的孔径数占总体孔径数的60～90%以上。本专利技术的隔膜布优选为平纹机织物。上述聚苯硫醚纤维的直径为0.1～15μm，维纶纤维的直径为0.1～15μm。上述聚苯硫醚纤维的截面为圆形、十字形、田字形、多边形、叶形、椭圆形或扁平形，维纶纤维的截面为圆形、十字形、田字形、多边形、叶形、椭圆形或扁平形。本专利技术隔膜布的厚度优选为0.2～1.8mm。本专利技术隔膜布的电阻优选为50mΩ.cm2以下。本专利技术隔膜布的气密性优选为200～800mmH20。本专利技术的有益效果是：本专利技术的水电解槽混纺隔膜布是采用聚苯硫醚纤维与维伦纤维原料制得，具有气密性高、亲水性好的特点，弥补了单一某种纤维在吸水性能差、强度低性能方面的不足，同时本专利技术的隔膜布还具有生产工艺简单、省能源、对环境无污染的特点。具体实施方式本专利技术的水电解槽用混纺隔膜布为由聚苯硫醚纤维与维纶纤维的混纺纱线所形成的机织物或无纺布，其平均孔径为0.1～15μm；其中所述聚苯硫醚纤维的含量为90～50重量%，所述维纶纤维的含量为10～50重量%。由于维纶纤维具有亲水性，在高温20～30Wt%碱中不会溶解，制得的隔膜布在使用过程中碱液的润湿性和离子透过性优异。但维纶纤维在隔膜布的含量必须控制在一定的范围内，如果维纶纤维的含量低于10重量%的话，隔膜布的亲水性大于300秒，亲水性能改善不好，影响隔膜在使用过程中碱液的润湿性和离子透过性；如果维纶纤维的含量高于50重量%的话，那么聚苯硫醚纤维的含量势必会减少，隔膜布的强度就会下降，这将影响隔膜的使用寿命。考虑到隔膜布的亲水性能和使用耐久性这两方面的综合性能。所述聚苯硫醚纤维的含量优选90～70重量%，维纶纤维的含量优选10～30重量%。本专利技术混纺隔膜布的吸水速度为10s以下。吸水速度快，体现了隔膜布的亲水性能优异。隔膜布的亲水性能好，在使用过程中可以增加离子透过性，可以减少能耗，降低生产成本；除此之外，由于隔膜的亲水性能好，在使用过程中，可以在隔膜的表层形成一层水膜，使得隔膜的孔径减小，从而可以有效地阻止生成的氢气、氧气的相互通过，使得氢气、氧气的纯度增加。本专利技术的混纺隔膜布是应用在制氢设备中，主要作用是使离子通过，气体分子不通过。由于不同客户对制得的氢气、氧气的纯度要求不一样，所以对隔膜布的孔径大小及气密性要求也不一样，这和隔膜的类型及组织无关，只要气密性满足要求即可。本专利技术隔膜布的类型可以为机织物或无纺布，但是机织物的孔径均一，而且在所有组织结构的隔膜布中，紧密性是最好的。考虑到隔膜布的孔径的均一性、气密性的优越性，本专利技术混纺隔膜布优选机织物。进一步在所有的织物组织中，平纹织物的交织点最多,紧密度最大，所以机织物优选平纹织物，机织物的覆盖系数是表征织物紧密程度的参数，覆盖系数越高，织物越紧密，通气度和孔径就越小，隔膜布为平纹织物时,覆盖系数为2000～2800，更优选2400～2800，如果平纹织物的覆盖系数低于2000，由于织物紧度不够，导致织物的气密性低，这样隔膜布就难于阻挡气体的通过，从而不能保证气体的纯度以及生产过程的安全性；如果平纹织物的覆盖系数高于2800，对织机有较高的要求，织造困难。本专利技术混纺隔膜布的平均孔径为0.1～15μm，隔膜布的平均孔径控制在上述范围内的话，就能保证气密性高，这样气体分子、气泡就难于通过，从而阻止阳极侧气体和阴极侧气体的混合,以保证气体的纯度且安全性好。若混纺隔膜布的平均孔径小于0.1μm，导致隔膜布的气密性太高，导致隔膜布在制氢设备使用过程中阻抗高，消耗的电能高，最终导致生产成本增大；若混纺隔膜布的平均孔径大于15μm，由于隔膜布的孔径过大，隔膜布在制氢设备中使用时，起不到隔离的作用，最终导致制备的氢气、氧气纯度低，达不到客户的使用要求。考虑到隔膜布能够保持长期稳定且优越的气密性，优选上述隔膜布的平均孔径为0.1～8μm，更优选隔膜布的平均孔径为1～6μm。为了保证本专利技术隔膜布的气密性使用要求，同时提高气体的发生效率，并提高生成气体的纯度，在平均孔径在3～13μm范围内的前提下，优化织造条件，提高孔径的均匀性，使孔径在0.1～10μm之间的孔占全部孔的70%以上，优选80%以上。优选隔膜布的平均孔径小于5μm的前提下，更优选0.2～5μm之间的孔占全部孔的80%以上。上述混纺纱线用作经纱的捻系数为3.4～4.0，用作纬纱的捻系数为1.3～2.8，若混纺纱线的经纱捻系数过小的话，在整经、织造过程中与机械部件摩擦、以及纱线与纱线间摩擦，导致纱线起毛、断纱，在织造时，纱线开口不清，最终导致布面会出现跳纱、断经等的疵点；若混纺纱线的经纱捻系数过大的话，纤维间的抱合力增大，纤维与纤维间的间距变小，最终导致制得的隔膜布的孔径变大，隔膜在水电解制氢设备实际使用过程中，阻气能力下降，收集的气体纯度下降。若混纺纱线的纬纱捻系数过小的话，纤维间的抱合力减弱、纱线的强力变弱，织造困难，假如纱线的捻系数更低时，则造成纺纱困难；混纺纱线的纬纱捻系数过大的话，纤维间的抱合力增大，纤维与纤维间的间距变小，最终导致织造的隔膜布的孔径变大，隔膜在水电解制氢设备实际使用过程中，阻气能力下降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水电解槽用混纺隔膜布，其特征在于：该隔膜布为由聚苯硫醚纤维与维纶纤维的混纺纱线所形成的机织物或无纺布；其中所述聚苯硫醚纤维的含量为90～50重量%，所述维纶纤维的含量为10～50重量%；该混纺隔膜布的吸水速度小于10s。

【技术特征摘要】
2016.07.04 CN 20161051673441.一种水电解槽用混纺隔膜布，其特征在于：该隔膜布为由聚苯硫醚纤维与维纶纤维的混纺纱线所形成的机织物或无纺布；其中所述聚苯硫醚纤维的含量为90～50重量%，所述维纶纤维的含量为10～50重量%；该混纺隔膜布的吸水速度小于10s。2.根据权利要求1所述的水电解槽用混纺隔膜布，其特征在于：所述混纺纱线的经纱捻系数为3.4～4.0，纬纱捻系数为1.3～2.8。3.根据权利要求1所述的水电解槽用混纺隔膜布，其特征在于：该隔膜布的平均孔径为0.1～8μm，其中小于5μm的孔径数占总体孔径数的60～90%以上。4.根据权利要求1所述的水电解槽用混纺隔膜布，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：石彦芳，刘同娟，
申请(专利权)人：东丽纤维研究所中国有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32