【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚苯硫醚高分子领域，具体涉及一种一种聚苯硫醚碱性电解水隔膜的制备方法。
技术介绍
1、
2、目前所存在的电解水制氢技术主要包括碱性水溶液电解(alk)、质子交换膜电解(pem)、高温固体氧化物电解(soec)和固体聚合物阴离子交换膜电解(aem)四种。质子交换膜电解具有电解电流密度大、效率高和响应速度快等优势。但其在酸性介质中，无法避免使用昂贵的贵金属催化剂(pt和iro2等)及钛基双极板，高成本限制了质子交换膜电解水的大规模利用。与之对比，在碱性介质中，其可以利用廉价的非贵金属(如fe、co及ni等)为催化剂，并且避免使用昂贵的钛基组件。高温固体氧化物电解和固体聚合物阴离子交换膜电解技术尚不成熟，生产规模也有待提高。因此，发展碱性电解水制氢技术有利于显著降低大规模制氢成本。
3、碱性电解水制氢是指在碱性电解质环境下进行电解水制氢的过程，电解质一般为30％质量浓度的koh溶液。在碱性水电解制氢技术中隔膜是碱性电解槽的重要组成部分，主要作用包括3个方面：①分隔阴阳两极形成阴极和阳极小室，防止短路；②避免两极产生的氢气与氧气混合造成危险；③具有高孔隙率，便于氢氧根离子由阴极传递至阳极。因此，理想的隔膜材料应具备以下特点：1、高孔隙率，利于氢氧根离子传递；2、高隔气性，防止电解产生的氢气与氧气混合；3、高亲水性，低电阻率；4、高抗腐蚀性，在30％质量浓度的koh溶液的电解液中稳定存在；5、厚度薄、孔径小、机械强度高、尺寸稳定性好；6、成本低、使用年限长。
4、碱性电解槽商用隔膜材料主要
5、cn115084611a公开了一种磺化聚苯硫醚质子交换膜及其制备方法，其实将聚苯硫醚和质子交换树脂在极性溶剂中反应，去除多余溶剂和杂质，加入硫化物继续反应，形成磺化聚苯硫醚质子交换树脂。但是需要对合成的磺化聚苯硫醚质子交换树脂进行质量评估，过程较为繁琐。
6、cn113862821a公开了一种聚苯硫醚纤维织物型碱性水电解隔膜，其实将氧化锆改性的聚苯硫醚纤维进行纺纱和机织工艺，具备良好的亲水性。但是该专利用pps树脂与氧化锆无机纳米颗粒共混造粒后进纺丝来织造pps隔膜，其物理共混容易产生相分离,两者融合不好，纺丝织布后会使pps隔膜表面亲水性不均匀，而化学接枝则可避免该现象。
7、cn11133130a公开了一种聚苯硫醚树脂的亲水化处理方法，是对硫酸进行电解产生过硫酸，利用过硫酸的强氧化作用，对pps树脂表面进行处理，通过硫酸浓度调节pps树脂表面亲水程度。
8、上述专利通过接枝、磺化等处理后在聚苯硫醚表面进行亲水改性处理，但是内部仍处于疏水状态，在高温碱性的电解水条件下不稳定，难以长期耐受高温碱性的电解环境，使用中隔膜性能逐渐下降，寿命较短。
9、cn113201839a公开了一种水电解槽用聚苯硫醚织物，将聚苯硫醚纱线制得织物后，在不同阶段进行300-1000g/l硫酸、150-500g/l铬酸中进行磺化处理，之后清洗得到水电解槽用聚苯硫醚织物。该专利处理后，在聚苯硫醚织物的表面和内部都有亲水基团，长期使用，仍存在大量亲水基团，提高pps隔膜的稳定性和寿命。其机理是铬酸将聚苯硫醚大分子链段分解成小分子链段，浓硫酸可以进入到pps内部进行磺化，从而使pps纤维表面和内部都引入硫氧基团。但是混合溶液中强氧化性的铬酸会将聚苯硫醚大分子链段分解成若干个小分子链段会使得pps原有的物理化学性质发生变化，造成pps隔膜机械强度降低。
10、因此，对于碱性电解水制氢所用pps隔膜，需要其亲水改性的同时，还能持久保持亲水能力，能耐受高温碱性的电解条件，力学性能达标。还亟需开发一种能够满足实际工业中碱性电解水制氢所用综合性能优异的pps隔膜。
技术实现思路
1、为解决亲水改性聚苯硫醚(pps)隔膜布不能长久耐高温碱性电解水条件，导致寿命短的缺陷，本专利技术提供一种聚苯硫醚机织隔膜布亲水改性方法，能够改善pps机织隔膜布的亲水性，降低其应用在电解槽中的内阻；同时能够耐受高温碱性的电解水条件，长时间发挥作用，寿命长，满足工业实际要求。
2、本专利技术通过以下技术方案实现上述目的：
3、一种聚苯硫醚碱性电解水隔膜的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)将聚苯硫醚机织隔膜布先后在去离子水和乙醇中洗涤、干燥；
5、(2)将步骤(1)所得聚苯硫醚机织隔膜布在卤代烷溶剂中浸泡，取出烘干备用；
6、(3)将步骤(2)所得聚苯硫醚机织隔膜布，在超声条件下，聚苯硫醚的良有机溶剂中浸泡；
7、(4)将步骤(3)所得浸润后聚苯硫醚机织隔膜布进行磺化反应，洗涤，干燥，得到亲水改性的pps碱性电解水隔膜。
8、进一步地，步骤(1)中，聚苯硫醚机织隔膜布厚度为0.6-1.0mm，优选为0.7-0.8mm，克重为400-500g/m2，其聚苯硫醚纤维直径为7-20μm，优选10-15μm；去离子水和乙醇洗涤，目的去除pps机织隔膜布中水溶性杂质和有机杂质。
9、进一步地，步骤(2)中，所述卤代烃选自1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、二氯苯种的至少一种，优选1,2-二氯乙烷；卤代烃浸润的目的是使pps机织隔膜布更好的与浓硫酸接触，使其磺化的更加均匀；其中1,2-二氯乙烷效果最优。卤代烃溶剂中浸润时间为0.5-1h。卤代烃溶剂用量没有特别限定，只要能够充分浸润聚苯硫醚机织隔膜布即可。
10、进一步地，步骤(3)中，超声频率为30-60khz，超声条件下浸泡时间为1-3min，所述良溶剂选自酰胺类溶剂、咪唑烷酮类溶剂中的至少一种；所述酰胺类溶剂选自二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的至少一种，所述咪唑烷酮为1,3-二甲基-2-咪唑烷酮。申请人意外发现，聚苯硫醚机织隔膜布先用卤代烷浸润后，再在超声条件下短时间用聚苯硫醚的良溶剂浸润，可以极大提高对pps机织隔膜布的磺化改性效果。不仅pps机织隔膜布亲水性提高，而且能够耐受碱性电解水条件，长时间保持较好的亲水性，使得作为碱性电解水隔膜的，聚苯硫醚机织隔膜布使用寿命更长，在工业上使pp本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚苯硫醚碱性电解水隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，聚苯硫醚机织隔膜布厚度为0.6-1.0mm，克重为400-500g/m2，聚苯硫醚纤维直径为7-20um。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，聚苯硫醚机织隔膜布厚度为0.7-0.8mm，聚苯硫醚纤维直径为10-15μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述卤代烃选自1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、二氯苯种的至少一种；卤代烃溶剂中浸润时间为0.5-1h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述卤代烃为1,2-二氯乙烷。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，超声频率为30-60kHz，超声条件下浸泡时间为1-3min，所述良溶剂选自酰胺类溶剂、咪唑烷酮类溶剂中的至少一种；所述酰胺类溶剂选自二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的至少一种，所述咪唑烷酮为1,3-二甲基-2-咪唑烷酮。>
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为酰胺类溶剂和咪唑烷酮类溶剂按照体积比3-5:1的混合溶剂。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，聚苯硫醚机织隔膜布超声条件下浸泡在良溶剂后，取出后直接进行磺化反应，不进行干燥处理；所述磺化反应是将浸润后聚苯硫醚机织隔膜布与磺化试剂接触进行反应，所述磺化试剂选自浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、三氧化硫中的至少一种；磺化反应温度为40-50℃，反应时间为30-60min。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，步骤(4)中，所述洗涤依次是超声条件下水洗、1,2-二氯乙烷洗涤和丙酮洗涤。
10.一种聚苯硫醚碱性电解水隔膜，为权利要求1-9任一项所述制备方法制得；优选地，聚苯硫醚机织隔膜布吸水速度小于10s，面电阻为0.25-0.34Ω·cm2。
...【技术特征摘要】
1.一种聚苯硫醚碱性电解水隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，聚苯硫醚机织隔膜布厚度为0.6-1.0mm，克重为400-500g/m2，聚苯硫醚纤维直径为7-20um。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，聚苯硫醚机织隔膜布厚度为0.7-0.8mm，聚苯硫醚纤维直径为10-15μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述卤代烃选自1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、二氯苯种的至少一种；卤代烃溶剂中浸润时间为0.5-1h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述卤代烃为1,2-二氯乙烷。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，超声频率为30-60khz，超声条件下浸泡时间为1-3min，所述良溶剂选自酰胺类溶剂、咪唑烷酮类溶剂中的至少一种；所述酰...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄消消，
申请(专利权)人：平泉氢度通用设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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