CN101012315A - 一种低渗透离子交换膜的制造方法 - Google Patents

一种低渗透离子交换膜的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低渗透离子交换膜的制造方法，其技术方案为：将高压聚乙烯、聚乙丁烯、偶联剂、抗氧化剂、引发剂、颜料按比例送入高速混炼机中混合均匀后出料，将此混合料送入开炼机，依次加入润滑剂、脱膜剂、离子交换树脂阳粉，在110℃～130℃温度条件下辊炼，经5～10分钟至离子交换树脂粉与高分子粘结料交会混匀后出料，经两辊压延机拉出膜片，膜片厚度为0.4～0.8mm；将膜片切成800×1600mm后，嵌入两层网布之间，再送入压机热压，控制温度在110℃～180℃之间，控制表压在10～30MPa之间，经40～50分钟热压，冷却后取出即为成品，所述网布为涤纶或尼龙材料。

Description

一种低渗透离子交换膜的制造方法
技术领域
本发明涉及一种离子交换膜，尤其是涉及一种低渗透离子交换膜配方及制造方法的改良。
背景技术
离子交换膜是电渗析器的关键部件，具有一定的选择性和导电率，广泛应用于电化学部门中，分离不同类型的离子，例如海水，苦咸水的淡化，溶液的脱盐浓缩，电解制作无机化合物以及放射性元素的回收提纯，锅炉水的软化脱盐，电子、医药、化工、食品、煤炭、冶金等工业品处理。不同结构、不同方法制造的离子交换膜在离子选择性的交换容量、低的电阻的渗水性以及化学和机械稳定性方面存在明显的差异，并且在化工分离领域，离子交换的应用过程中普遍存在“跑料”和“进水”的问题，根据唐南平衡理论和扩散作用定律，当离子交换膜两侧浓度不同的溶液接触时，必然会发生电解质离子从高浓度侧向低浓度侧扩散渗析，同时又有水从低浓度侧向高浓度侧的自然扩散渗透。这就是所谓的“跑料”和“进水”现象问题，跑料损失产品，在EDI装置中则不能制得超纯水，进水增加后处理的能耗。并且在电渗析浓缩过程中不得制得高浓度的电解质液体。在实际应用中，采用普通异相离子交换膜时，很难有效解决这些问题，而当采用低渗透膜，“跑料”和“进水”现象可得到有效改善，降低产品的损失的理水导致的能耗，这为倡导资源高利用、能源节约型的清洁生产提供了技术途径。
发明内容
本发明主要是提供一种低渗透离子交换膜制造方法，该膜成品致密性高，盐扩散系数小和压力透水性小。
本发明的上述目的主要是通过下述技术方案得以实现的：
a：低渗透离子交换膜的配方以重量份数计为：
离子交换树脂3kg～7kg         高压聚乙烯1kg～2.5kg
聚异丁烯0.1kg～0.5kg        引发剂0.01kg～0.06kg
交联剂0.01kg～0.1kg         偶联剂0.02kg～0.1kg
抗氧化剂0.003kg～0.006kg    润滑剂0.02kg～0.07kg
脱膜剂0.02kg～0.05kg        颜料0.0005kg～0.001kg
其中所述离子交换树脂为100目～200目的强酸性苯乙烯阳离子交换树脂和强碱性苯乙烯阴离子交换树脂，所述引发剂为过氧化物，所述交联剂为二乙烯苯，所述偶联剂为有机硅烷类单体、钛酸脂类类单体、强酸脂类单体、有机锆类单体中任意一种，所述脱膜剂是聚四氟乙烯物或硅树脂脱膜剂任意一种，所述润滑剂为高熔点的石腊；
b：制造方法包含如下步骤：将高压聚乙烯、聚乙丁烯、偶联剂、抗氧化剂、引发剂、颜料按比例送入高速混炼机中混合均匀后出料，将此混合料送入开炼机，依次加入润滑剂、脱膜剂、离子交换树脂阳粉，在110℃～130℃温度条件下辊炼，经5～10分钟至离子交换树脂粉与高分子粘结料交会混匀后出料，经两辊压延机拉出膜片，膜片厚度为0.4～0.8mm；将膜片切成800×1600mm后，嵌入两层网布之间，再送入压机热压，控制温度在110℃～180℃之间，控制表压在10～30Mpa之间，经40～50分钟热压，冷却后取出即为成品，所述网布为绦纶或尼龙材料。
作为优选，其配方最好是：
阳膜
强酸性苯乙烯阳离子交换树脂粉4.5kg～5.5kg    高压聚乙烯1.3kg～1.8kg
聚异丁烯0.3kg～0.4kg                        过氧二苯乙酰0.04kg～0.05kg
有机硅酸烷A171 0.02kg～0.06kg               二乙烯苯0.02kg～0.06kg
抗氧化剂1010 0.005kg                      高熔点石腊0.05kg
有机硅脱膜剂0.03kg                        红色颜料0.0008kg～0.001kg
阴膜
强碱性苯乙烯离子交换阴树脂粉4kg～5kg      高压聚乙烯1kg～1.8kg
聚异丁烯0.3kg～0.4kg                      过氧二苯乙酰0.04kg～0.05kg
有机硅酸烷A171 0.02kg～0.06kg             二乙烯苯0.02kg～0.06kg
抗氧化剂1010 0.005kg                      高熔点石腊0.05kg
有机硅脱膜剂0.03kg                        兰色或绿色颜料0.0008kg～0.001kg
原有的生产工疏散出口是用聚异丁烯和高压聚乙烯作为粘结剂在压机中加压并达到融熔温度把总离子交换树脂结合起来成膜。
由于离子交换剂和高分子聚合物粘结材料性质上有差异，在离子膜使用过程中，因湿态与干态膨胀、收缩不一样，导致两者在接触面容易开脱，产生间隙，从而引起离子选择透过性下降和水透过量增大，使用寿命缩短。本发明是引入交联剂与偶联剂，在压机中，因温度增加，促使引发剂产生游离基使交联剂和高分子粘结剂、偶联剂与离子交换树脂反应，使线性高分子材料形成网状结构，高分子聚合物粘结材料本身交联外，还与离子交换树脂粉产生交联或偶联作用，使膜形成立体网状结构，尤其是两者的接触面上条条拉紧，减少间隙的形成解决了传统异相离子交换膜选择性差，透水率大和寿命短的缺点，提高了离子交换膜的使用性能。
在传统异相离子交换膜中使用硬脂酸钙作为脱膜剂，因硬脂酸钙的微溶性，膜在长期使用中，在酸性环境中要分解出Ca2+，在碱性条件下形成硬脂酸钠，它们在电场作用下，要迁移到EDI装置的树脂室，分别被阴、阳树脂吸附而降低EDI装置制备高纯水的性能。采用硅树脂类、或氧树脂类做为脱模剂，防止压制过程，膜与钢板有粘结，这样既提高了脱模效果，又克服了硬脂酸钙作脱模剂的缺点。
本发明不仅适用于EDI电除盐器，也用于化工分离、环保等领域，由于该膜的盐扩散系数小，故可对无机离子进行浓缩，又因膜的特殊致密性，在理行导电物质与非导电物质分离时，产品中的有机成分因其盐扩散系数小和压力透水性小，故进行有机产品和生物制品纯化时，产品的损失大大降低，使膜在化工领域得到新的应用。由于水透过率指标相差20倍以上，在EDI电去离子电参析器上，采用普通异相离子交换膜时，水质难以达到高纯度的要求，而采用低渗透膜后，产水水质可以达到10～15MΩ，极大地提高了生产纯水的水质。因此，本发明具的结构合理，配方科学，使用寿命长等特点。
附图说明
图1是本发明的制造过程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
a.阳膜
强酸性苯乙烯阳离子树脂粉5.5kg        高压聚乙烯1.8kg
聚异丁烯0.4kg                        引发剂过氧化苯甲酰0.05kg
乙烯基三甲氧基硅烷0.1kg              交联剂二乙烯苯0.1kg
抗氧化剂季戊四醇脂0.005kg            高熔点石腊0.05kg
有机硅脱膜剂0.02kg                   红色颜料0.005kg
b：阴膜
强碱性苯乙烯阴离子树脂粉5kg          高压聚乙烯1.2kg
聚异丁烯0.4kg                        引发剂过氧化苯甲酰0.05kg
乙烯基三甲氧基硅烷0.1kg              交联剂二乙烯苯0.02kg-0.06kg
抗氧化剂季戊四醇脂0.005kg            高熔点石腊0.05kg
有机硅脱膜剂0.02kg                   兰色或绿色颜料0.005kg
将高压聚乙烯、聚乙丁烯、偶联剂、抗氧化剂、引发剂、颜料按比例送入高速混炼机中混合均匀后出料，将此混合料送入开炼机，依次加入润滑剂、脱膜剂、离子交换树脂阳粉，在120℃温度条件下辊炼，经7分钟至离子交换树脂粉与高分于粘结料交会混匀后出料，经两辊压延机拉出膜片，膜片厚度为0.7mm；将膜片切成800×1600mm后，嵌入两层网布之间，再送入压机热压，控制温度在140℃之间，控制表压在18Mpa之间，经40分钟热压，冷却后取出即为成品，所述网布为绦纶或尼龙材料。
本发明产品在使用前需要做预处理：使用前必须在清水中充分浸泡2-3天，先剪去四边网布，浸入流动水中不重叠，垂直方向放置。由于使用后阳膜稍有收缩性，阴膜仍有膨胀性的特征，故可将在清水中浸泡的膜再作进一步处理。阴膜可再浸入水质较淡或蒸馏水中胀足。阳膜经浸水膨胀后再浸入食盐水中再收缩。裁剪打孔前务请再在所使用的介质或原水中浸泡1天后裁剪，按隔板尺寸裁剪打孔，膜面积应略小于隔板面积。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种低渗透离子交换膜的制造方法，包括阴膜和阳膜，其特征在于：
a：其原料投料比例以重量份数计为：
离子交换树脂    3kg～7kg            高压聚乙烯    1kg～2.5kg
聚异丁烯        0.1kg～0.5kg        引发剂        0.01kg～0.06kg
交联剂          0.01kg～0.1kg       偶联剂        0.02kg～0.1kg
抗氧化剂        0.003kg～0.006kg    润滑剂        0.02kg～0.07kg
脱膜剂          0.02kg～0.05kg      颜料          0.0005kg～0.001kg
其中所述离子交换树脂为100目～200目的强酸性苯乙烯阳离子交换树脂和强碱性苯乙烯阴离子交换树脂，所述引发剂为过氧化物，所述交联剂为二乙烯苯，所述偶联剂为有机硅烷类单体、钛酸脂类类单体、强酸脂类单体、有机锆类单体中任意一种，所述脱膜剂是聚四氟乙烯物或硅树脂脱膜剂任意一种，所述润滑剂为高熔点的石腊；
b：其制造方法包含如下步骤：将高压聚乙烯、聚乙丁烯、偶联剂、抗氧化剂、引发剂、颜料按比例送入高速混炼机中混合均匀后出料，将此混合料送入开炼机，依次加入润滑剂、脱膜剂、离子交换树脂阳粉，在110℃～130℃温度条件下辊炼，经5～10分钟至离子交换树脂粉与高分子粘结料交会混匀后出料，经两辊压延机拉出膜片，膜片厚度为0.4～0.8mm；将膜片切成800×1600mm后，嵌入两层网布之间，再送入压机热压，控制温度在110℃～180℃之间，控制表压在10～30Mpa之间，经40～50分钟热压，冷却后取出即为成品，所述网布为绦纶或尼龙材料。
2.根据权利要求1所述的一种低渗透离子交换膜的制造方法，其特征在于其配方最好是：
a.阳膜
强酸性苯乙烯阳离子交换树脂粉  4.5kg～5.5kg    高压聚乙烯      1.3kg～1.8kg
聚异丁烯                      0.3kg～0.4kg    过氧二苯乙酰    0.04kg～0.05kg
有机硅酸烷A171                0.02kg～0.06kg  二乙烯苯        0.02kg～0.06kg
抗氧化剂1010                  0.005kg         高熔点石腊      0.05kg
有机硅脱膜剂                  0.03kg          红色颜料        0.0008kg～0.001kg
b：阴膜
强碱性苯乙烯阴离子交换树脂粉  4kg～5kg        高压聚乙烯      1kg1.8kg
聚异丁烯                      0.3kg～0.4kg    过氧二苯乙酰    0.04kg～0.05kg
有机硅酸烷A171                0.02kg～0.06kg  二乙烯苯        0.02kg～0.06kg
抗氧化剂1010                  0.005kg         高熔点石腊      0.05kg
有机硅脱膜剂                  0.03kg          兰色或绿色颜料  0.0008kg～0.001kg.
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