CN101775616A - 一种电解液减渗离子膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可减少电解液渗透的离子膜，它由主膜和带牺牲纤维的增强网布组成，主膜包覆有带牺牲纤维的增强网布，主膜的两侧边延伸出1～10mm宽的边膜，边膜内不含有带牺牲纤维的增强网布。本发明的边膜有效封闭了牺牲纤维从主膜中溶除后存留的孔道，且容易实施。应用于氯碱工业，一定程度上降低了电解槽中阳极液的渗透，有利于电解槽的高压差运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解液减渗离子膜，具体的说是一种减少电解液渗透的氯碱用离子膜，属于离子膜技术领域。
背景技术
为了增加氯碱用离子膜的机械强度，不同编织方法的增强网布被引入离子膜基体当中，形成复合膜。PTFE交织网布大大提高了离子膜的力学性能和使用寿命，但由于密集的网格大大降低了离子膜的有效面积，从而导致槽压升高、耗能增加。带有牺牲纤维的平织增强网布，由于牺牲纤维的支撑作用，可以大幅度降低PTFE纤维的丝径，减小其在离子膜中的阻挡面积，从而使槽压有所降低。
但上述产品存在的问题是，牺牲纤维溶除以后会在膜体中留下孔道，孔道相互贯穿，会导致电解槽中的阳极液通过牺牲纤维通道渗漏到槽外，致使该复合膜无法在高压差条件下运行，且渗漏的液体会加速电解槽的腐蚀。
美国专利US No.2002034904A1从增强网布的方面入手，介绍了一种具有扁平纤维截面的增强网布，在牺牲纤维溶除以后存留的扁平状孔道容易被压变形，甚至闭合，从而降低阳极液渗漏。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种电解液减渗离子膜，它从膜结构入手，可有效减少电解槽运行过程中阳极液的渗漏现象。
一种电解液减渗离子膜，它由主膜和带牺牲纤维的增强网布组成，主膜包覆有带牺牲纤维的增强网布，其特征在于，主膜的两侧边延伸出1～10mm宽的边膜，边膜内不含有带牺牲纤维的增强网布。
所述的主膜由含磺酸基团的全氟离子交换树脂和含羧酸基团的全氟离子交换树脂复合共挤而成。含磺酸基团的全氟离子交换树脂和含羧酸基团的全氟离子交换树脂均为本领域常用离子膜组成成分，可参见公开号为CN101054445的专利文件中所记载的内容。
所述带牺牲纤维的增强网布，可采用US No.2002034904A1中记载的带牺牲纤维的增强网布。
所述的边膜宽度为5～10mm。
上述电解液减渗离子膜的制备方法，步骤如下：
(1)将含磺酸基团的全氟离子交换树脂和含羧酸基团的全氟离子交换树脂采用双层共挤的方法加工成无结合界面的单层复合膜；
(2)将步骤(1)制得的单层复合膜与宽度小于该单层复合膜的带牺牲纤维的增强网布进行热复合，带牺牲纤维的增强网布位于单层复合膜的中间，两边余留等宽度的边膜，即得。
所述步骤(2)中，热复合温度为350-450℃。
上述制备方法中，各步骤如无特别说明，均可采用本领域常用方法，如双层共挤的方法可参见公开号为CN 101320818中所记载的内容，热复合工艺可参见US No.2002034904A1中记载的内容。
该电解液减渗离子膜经碱液处理后，增强网布中的牺牲纤维溶除，存留的纵横交错的孔道，在膜的两边被无相应孔道的边膜封闭，从而有效降低了离子膜的电解液渗透现象。
附图说明
图1是本发明的平面图；
图2是本发明的截面图；
其中：1、边膜，2、主膜，3、增强网布，4、牺牲纤维。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
如图1所示的电解液减渗离子膜，它由主膜2和带牺牲纤维4的增强网布3组成，主膜2包覆有带牺牲纤维4的增强网布3，主膜2的两侧边延伸出5mm宽的边膜1，边膜1内不含有带牺牲纤维4的增强网布3。主膜2由含磺酸基团的全氟离子交换树脂和含羧酸基团的全氟离子交换树脂双层共挤而成。
上述电解液减渗离子膜采用熔融共挤的方法制备含磺酸基团的全氟离子交换树脂和含羧酸基团的全氟离子交换树脂的单层复合膜，之后在该单层复合膜的居中位置上热复合带有牺牲纤维4的增强网布3，从而形成被增强的主膜2，两侧边未热复合带有牺牲纤维4的增强网布3的复合膜为边膜1，边膜宽度为5mm。
实验例1
将上述膜进行转型处理，溶除牺牲纤维4，采用显微镜可观察到主膜2的横截面上留有牺牲纤维4溶除后留下的孔洞。将该膜涂覆亲水涂层后，装在一个小实验槽上做加速实验，来判定阳极液是否渗漏。采用18kg/cm2的表面压力将膜固定在实验槽中，在槽中充入浓度为200g/l的NaCl溶液于85℃下进行循环。持续10小时后，有边膜1的两侧周围未发现由于阳极液渗漏产生的结晶，无边膜的两侧周围则发现由于阳极液渗漏产生的少量结晶，共有6个漏点。
实验例2
在上述离子膜装入实验槽之前，裁掉两侧的边膜1，形成四边均无边膜的非减渗离子膜，再进行渗漏加速测试。
经过10小时的测试，发现离子膜四个侧面周围都发现了白色晶体，漏点数目分别为8个、6个、9个、11个，均存在阳极液渗漏现象。
对比实验例1和实验例2，说明留有边膜的离子膜比没有边膜的离子膜至少可减少50％的阳极液渗漏量。
实施例2
如实施例1所述的电解液减渗离子膜，不同之处在于，边膜宽度为1mm。采用同于实验例1的加速测试方法，检测渗漏情况。发现存有边膜的离子膜其中一侧，存在一个漏点，渗漏量极小，另一侧无阳极液渗漏现象。
实施例3
如实施例1所述的电解液减渗离子膜，不同之处在于，边膜宽度为9mm。采用同于实验例1的加速测试方法，检测存有边膜的离子膜两侧，未发现结晶，无阳极液渗漏现象。
需要理解的是，上述实施例虽然对本发明做了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种电解液减渗离子膜，它由主膜和带牺牲纤维的增强网布组成，主膜包覆有带牺牲纤维的增强网布，其特征在于，主膜的两侧边延伸出1～10mm宽的边膜，边膜内不含有带牺牲纤维的增强网布。
2.如权利要求1所述的电解液减渗离子膜，其特征在于，所述的主膜由含磺酸基团的全氟离子交换树脂和含羧酸基团的全氟离子交换树脂复合共挤而成。
3.如权利要求1所述的电解液减渗离子膜，其特征在于，边膜宽度为5～10mm。
4.一种如权利要求1所述的电解液减渗离子膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将含磺酸基团的全氟离子交换树脂和含羧酸基团的全氟离子交换树脂采用双层共挤的方法加工成无结合界面的单层复合膜；
(2)将步骤(1)制得的单层复合膜与宽度小于该单层复合膜的带牺牲纤维的增强网布进行热复合，带牺牲纤维的增强网布位于单层复合膜的中间，两边余留等宽度的边膜，即得。
5.如权利要求4所述的电解液减渗离子膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，热复合温度为350-450℃。
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