一种基于烯丙基单体制备阴离子交换膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于烯丙基单体制备阴离子交换膜的方法，步骤如下：（1）膜液调配：将二甲基二烯丙基氯化铵单体、交联剂、引发剂和有机溶剂混合，调配成均匀溶液，制得膜液；（2）膜液吸附：以无纺布为基材，将基材浸没入步骤（1）制得的膜液中，含浸充分后，取出基材并将其放置于两片聚对苯二甲酸乙二酯薄膜中间，排除基材与薄膜之间可能存在的气泡，使基材与两片薄膜形成复合体；（3）热聚合处理：将步骤（2）制得的复合体置于一定温度条件下，使引发剂引发聚合反应，聚合反应完成后，剥离两片薄膜后即得到阴离子交换膜。该法制得的离子交换膜面电阻低，选择性高，性能稳定。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，步骤如下：（1）膜液调配：将二甲基二烯丙基氯化铵单体、交联剂、引发剂和有机溶剂混合，调配成均匀溶液，制得膜液；（2）膜液吸附：以无纺布为基材，将基材浸没入步骤（1）制得的膜液中，含浸充分后，取出基材并将其放置于两片聚对苯二甲酸乙二酯薄膜中间，排除基材与薄膜之间可能存在的气泡，使基材与两片薄膜形成复合体；（3）热聚合处理：将步骤（2）制得的复合体置于一定温度条件下，使引发剂引发聚合反应，聚合反应完成后，剥离两片薄膜后即得到阴离子交换膜。该法制得的离子交换膜面电阻低，选择性高，性能稳定。【专利说明】
本专利技术属于膜
，特别涉及以烯丙基类单体为功能单体，并以廉价无纺布为基材制备阴离子交换膜的方法。
技术介绍
电渗析是一种新兴的膜法分离技术，在天然水淡化、海水浓缩制盐、废水处理等方面起着重要的作用，已经成为一种较为成熟的水处理方法。电渗析器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。离子交换膜因具有荷电基团而对离子具有选择透过性，可以有效地实现离子的分离与浓缩。离子交换膜通常以某种基材为支撑，由此保持一定的膜强度和形状稳定性。文献号为S32-6387的日本专利文件中描述了一种块状聚合法生产苯乙烯-二乙烯基苯共聚物薄膜的方法，该方法首先将苯乙烯单体在氮气中部分地聚合，然后将二乙烯苯、邻苯二甲酸二甲酯(增塑剂)和过氧化苯甲酰加到部分聚合的线性聚合物溶液中混合均匀；将该溶液通入一个充氮的长方形容器中并使其聚合和交联，得到块状聚合物；用切割机将聚合物块切成薄膜并用乙醇将薄膜中的增塑剂提取出来；将薄膜氯甲基化和胺化，得到阴离子交换膜。文献号为S35-13009的日本专利文件中描述了一种胶乳法生产苯乙烯-丁二烯离子交换膜的方法，该方法是将玻璃纤维布浸在丁苯橡胶乳液中后取出烘干得到薄膜，将该薄膜浸在四氯化钛中使其交联和环化，并用甲醇洗涤；干燥后依次进行氯甲基化、洗涤、胺化和再洗涤后获得阴离子交换膜。文献号为S39-27861的日本专利文件中描述了一种涂浆法生产苯乙烯-二乙烯基苯共聚物薄膜的方法，该方法首先将聚氯乙烯粉末加到由苯乙烯、二乙烯苯、邻苯二甲酸二辛脂和过氧化苯甲酰组成的单体混合物中制成浆液；该浆液通过特制的膜合成设备涂抹在聚氯乙烯网布上，后置于密闭反应器中进行聚合反应获得基膜；将基膜氯甲基化和胺化制得阴离子交换膜。文献号为3，247，133的美国专利文件中公开了一种辐照接枝聚合法制备阴离子交换膜的方法，该方法是将聚乙烯薄膜浸在乙烯基吡啶单体中，接着将整个系统置于Co-60源处辐照；然后将薄膜从单体中取出，用水洗涤出去未聚合和均聚的单体并干燥；后浸润于盐酸溶液中，用水洗涤后获得吡啶盐类阴离子交换膜。文献号为W02010/013861的专利文件中描述了一种阴离子交换复合膜，其通过用苯乙烯类单体、乙烯基苯类单体、交联剂和引发剂浸溃多孔膜来制备，在聚合后，通过引入铵离子使所得的交联聚合物官能化。以上方法均需要两步以上反应获得所需要的阴离子交换膜，制备过程繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制作方便、工艺简单的基于烯丙基单体制备阴离子交换膜的方法。本专利技术采用包含以下步骤的制备方法来达到本专利技术的目的: (1)膜液调配:将二甲基二烯丙基氯化铵单体、交联剂、引发剂和有机溶剂混合，调配成均匀溶液，制得膜液； (2)膜液吸附:以无纺布为基材，将基材浸没入步骤(1)制得的膜液中，含浸充分后，取出基材并将其放置于两片聚对苯二甲酸乙二酯薄膜中间，排除基材与薄膜之间可能存在的气泡，使基材与两片薄膜形成复合体； (3)热聚合处理:将步骤(2)制得的复合体置于60_120°C温度条件下，使引发剂引发聚合反应，聚合反应完成后，剥离两片薄膜后即得到阴离子交换膜。所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯或聚乙二醇双丙烯酸酯，交联剂与二甲基二烯丙基氯化铵单体的摩尔比为1:1-9。所述引发剂为偶氮二异丁腈，引发剂的质量与二甲基二烯丙基氯化铵单体和交联剂质量之和的比值为0.5-2:100。所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮和异丙醇的组合或N-甲基吡咯烷酮和乙醇的组合，N-甲基吡咯烷酮的质量与二甲基二烯丙基氯化铵单体和交联剂质量之和的比值为1-30:100，异丙醇或乙醇的质量与二甲基二烯丙基氯化铵单体和交联剂质量之和的比值为10-60:100。所述基材为聚 烯烃或聚酰胺无纺布；所述基材厚度为60 μ m-180 μ m,孔隙率为30%-70%，孔径为 0.1-2 μ m。所述基材为聚丙烯或尼龙66无纺布。所述制备方法还包括重复聚合步骤，即将步骤(3)制得的阴离子交换膜作为基材再进行膜液吸附和热聚合处理步骤，如此重复1-10次即制得阴离子交换膜。本专利技术的优点在于:与现有技术相比，本专利技术制得的均相离子交换膜面电阻低，选择性高，性能稳定；并采用了成本低廉的无纺布作为基材，有效的控制了整体成本。本专利技术从性能角度来说，制得的膜具有均相性能稳定、离子交换容量高的特点；从生产角度来说，制膜原料来源方便，成本低廉，能够产生显著的经济效益。尤其是通过重复聚合的方法克服了烯丙基类单体不易聚合的困难。【具体实施方式】以下通过实施例进一步说明本专利技术技术方案，这些实施例仅是用来详细展现本专利技术的技术构思及其可实施性，并不是对本专利技术保护范围的限制，利用本专利技术技术构思做出的等效替换和变通仍然在本专利技术的保护范围之内。以下实施例中涉及的原料包括二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，其质量分数为65% ;聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)，其质量分数为99% ;三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)，其质量分数为99% ；N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其质量分数为99% ;偶氮二异丁腈(AIBN)，其质量分数为99% ;异丙醇(IPA)，其质量分数为99% ;乙醇(ET)，其质量分数为99.7% ;实施例中涉及的多孔基材包括聚丙烯无纺布和尼龙66无纺布。上述原料和基材均为市售产品。实施例1 (I)膜液调配:将单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC) 7.4538g、交联剂三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC) 3.2373g、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN) 0.1080g以及有机溶剂异丙醇(IPA)5.5041g和N-甲基吡咯烷酮(NMP) 3.0780g相混合，调配成均匀溶液，制得膜液。(2)膜液吸附:以孔径为0.6 μ m、孔隙率为40%、厚度为170 μ m的聚丙烯无纺布作为基材，将基材浸没入步骤(1)制得的膜液中，浸润30分钟使其含浸充分后，取出基材并将其放置于两片聚对苯二甲酸乙二酯薄膜中间，若基材与薄膜之间存在气泡则碾压薄膜排除基材与薄膜之间的气泡，使基材与两片薄膜形成复合体；然后将复合体夹于两片玻璃之间并将两片玻璃的四周密封使复合体处于密封状态。(3)热聚合处理:将密封后的复合体置于80°C温度条件下，使引发剂引发聚合反应，保持上述温度条件4小时后，除去两片玻璃并将两片薄膜剥离后即得到阴离子交换膜。实施例2(I)膜液调配:将单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC) 7.4547g、交联剂三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC) 1.8907g、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN) 0.0628g以及有机溶剂异丙醇(IPA)5.5043g和N-甲基吡咯烷酮(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅荣强，吴坤龙，
申请(专利权)人：山东天维膜技术有限公司，
类型：发明
国别省市：