一种复合阳离子交换膜制备方法技术

本发明专利技术针对电渗析脱盐技术所采用的阳离子交换膜提供了一种更可靠、电化学性能更显著的阳离子交换膜的制备方法，其制备方法包括：（1）PVDF与PHA共混铸膜前驱体的制备；（2）共混铸膜前驱体与粘结剂、增柔剂、颜料等制备铸膜液；（3）铸膜液在支撑基材上制备共混膜（4）DASD修饰的阳离子交换膜的制备；该方法制得阳离子交换膜的使用寿命更久，缓解了离子交换功能材料与基材之间的相分离现象，且提高了阳离子交换膜的物理结构性能和电化学性能。换膜的物理结构性能和电化学性能。换膜的物理结构性能和电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合阳离子交换膜制备方法


[0001]本专利技术属于离子交换膜
，涉及一种一种新型复合阳离子交换膜的制备方法。

技术介绍

[0002]离子交换膜是一种重要的分离材料，广泛应用于电解、燃料电池、扩散渗析和电渗析技术，在化工、医药、石化、水处理、资源回收等诸多领域都有广泛的应用，离子交换膜是一种对离子具有选择透过性的高分子材料制成的薄膜，根据其离子选择透过性的功能，一般分为阳离子交换膜和阴离子交换膜。阳离子膜通常是磺酸型的，带有固定基团和可解离的离子 其阳离子交换膜是对阳离子有选择作用的膜，通常是磺酸型的，带有固定基团和可解离的离子，目前商品化离子交换膜主要是异相离子交换膜，该膜制备过程简单，应用广泛，但异相离子交换膜存在化学性能不稳定、活性功能基团结合不牢固等缺点，与其相比，均相离子交换膜的活性功能基团与膜高分子骨架是以化学键结合的，活性功能基团结合牢固，因此结构均匀稳定，电化学性能优良，受到广泛关注。
[0003]研发近年来，国内外研究人员在开发高选择性的离子交换膜方面开展了大量的研究工作。目前，聚苯乙烯（ＰＳ）、聚醚砜（ＰＥＳ）、聚乙烯醇（ＰＶＡ）、聚丙烯腈（ＰＡＮ）和聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）等聚合物材料相继用于离子交换膜的制备。研发人员通过改变粘结剂的种类或者提高离子交换树脂熔融状态时流动性来增加两相的相容性及均一度，以期提高离子交换树脂的电化学性能，如专利CN102814125A公开了一种聚苯乙烯/聚偏氟乙烯阳离子交换合金膜的制备方法，该方法将PVDF融入阳离子前驱体中，制备出热塑性阳离子交换膜。专利CN112426887A公开了一种异相阳离子交换膜的制备方法，采用先制备教练太的苯乙烯树脂粉，然后通过加入粘结剂、增柔剂等辅助料剂进行拉片制膜，最后通过后置磺化的方式制成阳离子交换膜，在一定程度上提高了阳离子交换膜的物理性能及电化学性能。
[0004]上述研究均在一定程度上对传统的阳离子交换膜的制备方法进行了改进，然而其很大程度上是增强了膜结构的物理性能，并未对阳离子交换膜的电化学性能有较大程度的提升。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了一种新型的复合阳离子交换膜的制备方法，该方法针对电渗析脱盐技术所采用的阳离子交换膜提供了一种更可靠、功效更显著的制备方法，该方法制得阳离子交换膜的使用寿命更久，缓解了离子交换功能材料与基材之间的相分离现象，且提高了阳离子交换膜的物理结构性能和电化学性能。
[0006]本专利技术采取的技术方案是：一种新型复合阳离子交换膜的制备方法，主要包括以下步骤：（1）先将铸膜剂A、铸膜剂B、铸膜剂C按照10:5:85~30:15:55的配比组成混合液，在20~50摄氏度下搅拌8~15小时后，静置4小时，制成铸膜液前驱体待用。
[0007]（2）将铸膜液与粘结剂按照3:1~8:1的比例混合，并添加颜料、增柔剂等辅料，在30~50摄氏度下搅拌3小时，出料制成铸膜液。
[0008]（3）将铸膜液匀速倒在贴有聚酯无纺布的玻璃板上常温下进行刮涂、冷却，控制刮膜厚度为0.1~2mm，制备出共混膜。
[0009]（4）将DASD（4,4'
‑
二氨基二苯乙烯
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2,2'
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二磺酸）、TEA（三乙醇胺）与去离子水按照1.5:0.5:98~5:2:93的比例配置修饰液，在20~40摄氏度下将共混膜浸入修饰液中20~60分钟，（5）将共混膜从修饰液中取出，用去离子水洗涤，保湿储存，即制得复合阳离子交换膜。
[0010]本专利技术的优点和产生的有益效果：（1）本方法采用常规膜制备方法制备阳离子交换膜，通过使用PVDF与 PHA共混制备出铸膜液，再通过使用粘结剂、增柔剂制备出阳离子膜的前驱体，从而解决了基体与粘结剂之间的相容性问题，有效提高了阳离子交换膜的电化学性能，同时也缓解了离子交换功能材料与基材之间的相分离现象。
[0011]具体而言，引起阳离子交换膜的电化学性能差的主要原因是阳离子交换膜基体与粘结剂之间的相容性差，离子迁移通道不连续，导致电流效率下降，电流密度小。本专利技术通过将带有疏水性的离子交换基团的前驱体与输水粘结剂进行共混制成共混溶液，使得两者实现均匀分散，所制备的膜具有高度均匀性和一致性，保证了离子交换膜的有效的电化学性能。
[0012]（2）本专利技术将阳离子交换膜的磺化过程进行了后置，采用了后磺化的过程，有效避免了树脂磺化后有效官能团被破坏及损伤的风险，也降低了无效磺化对膜性能的影响。
[0013]具体而言，阳离子交换膜的主要离子传输过程主要是通过相互临近的磺化离子交换树脂构筑的阳离子交换通道来实现的，若采用先进行磺化过程，再加入粘结剂、增柔剂等进行离子交换膜处理，则离子交换通道等则可能会被粘结剂或增柔剂等阻隔而造成局部无法实现离子的传输，造成了这部分离子交换树脂的功能浪费，本方法则有效避免了粘结剂阻隔离子交换通道的风险。
附图说明
[0014]图1为本专利技术复合阳离子交换膜制备技术路线图。
具体实施方式
[0015]实施例1（1）先将铸膜剂A、铸膜剂B、铸膜剂C按照10:5:85的配比组成混合铸膜液，在25摄氏度下搅拌8小时后，静置4小时，制成铸膜液前驱体待用。
[0016]（2）将铸膜液与粘结剂按照3:1的比例混合，并添加颜料、增柔剂等辅料，在35摄氏度下搅拌3小时，出料制成铸膜液。
[0017]（3）将铸膜液匀速倒在贴有聚酯无纺布的玻璃板上常温下进行刮涂、冷却，控制刮膜厚度为0.4mm，制备出共混膜。
[0018]（4）将DASD（4,4'
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二氨基二苯乙烯
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2,2'
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二磺酸）、TEA（三乙醇胺）与去离子水按
照1.5:0.5:98的比例配置修饰液，在40摄氏度下将共混膜浸入修饰液中60分钟，（5）将共混膜从修饰液中取出，用去离子水洗涤，保湿储存，即制得复合阳离子交换膜。
[0019]实施例2（1）先将铸膜剂A、铸膜剂B、铸膜剂C按照15:10:75的配比组成混合铸膜液，在35摄氏度下搅拌10小时后，静置5小时，制成铸膜液前驱体待用。
[0020]（2）将铸膜液与粘结剂按照6:1的比例混合，并添加颜料、增柔剂等辅料，在40摄氏度下搅拌3小时，出料制成铸膜液。
[0021]（3）将铸膜液匀速倒在贴有聚酯无纺布的玻璃板上常温下进行刮涂、冷却，控制刮膜厚度为0.5mm，制备出共混膜。
[0022]（4）将DASD（4,4'
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二氨基二苯乙烯
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2,2'
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二磺酸）、TEA（三乙醇胺）与去离子水按照3:1:96的比例配置修饰液，在40摄氏度下将共混膜浸入修饰液中30分钟，（5）将共混膜从修饰液中取出，用去离子水洗涤，保湿储存，即制得复合阳离子交换膜。
[0023]实施例3（1）先将铸膜剂A、铸膜剂B、铸膜剂C按照30:15:55的配比组成混合铸膜液，在50摄氏度下搅拌8小时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明针对电渗析脱盐技术现有存在的问题，提供了一种新型复合型阳离子交换膜制备方法，其特征在于（1）所使用的柱铸膜剂A与铸膜剂B以及铸膜剂C在一定条件下共混形成铸膜液前驱体；（2）再添加粘结剂、增柔剂、颜料等，制备铸膜液；（3）铸膜液在支撑基材上经过刮膜、干燥制备共混膜；（4）将共混膜浸泡在修饰剂中修饰、洗涤，制备阳离子交换膜。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，铸膜剂A为PVDF（聚偏氟乙烯），铸膜剂B为PHA（邻苯二甲酰亚胺），铸膜剂C为DMF（二甲基甲酰胺）。3.权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张楠，高道林，舒自学，
申请(专利权)人：浙江蓝波新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：