CN102553454A

CN102553454A - 一种低渗透异相离子交换膜的制备方法

Info

Publication number: CN102553454A
Application number: CN2011103975584A
Authority: CN
Inventors: 楼照; 陈良
Original assignee: HANGZHOU LONTECH ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU LONTECH ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明涉及一种异相阴阳离子交换膜的制备方法，尤其是涉及一种异相低渗透阴阳离子交换膜的制备方法。其主要是解决现有普通异相阴阳离子交换膜所存在的水透时间过低导致的“跑料”和“进水”，盐扩散系数高，加工过程复杂的技术问题。本发明的方法：将树脂烘干至含水率在4%-8%之间，然后再把烘干的树脂粉进行粉磨；将硅烷交联聚乙烯，聚异丁烯按比例加入密炼机混炼均匀后，再按比例加入离子交换树脂粉，硬脂酸钙，抗氧化剂，着色剂继续混炼，至混炼均匀后出料；胶料先经开炼机拉出厚膜片，之后再由开炼机拉薄膜片，裁剪；膜片上下附上涤纶网布，放入压片机，最后送入压片机热压区热压成型，冷却后取出即为成品。

Description

一种低渗透异相离子交换膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种异相离子交换膜的制备方法，尤其是涉及一种低渗透异相离子交换膜的制备方法。

背景技术

电渗析的主要应用为海水、苦咸水、自来水的纯化，海水、盐泉卤水制盐，废水处理，应用范围包含化工、医药、食品、冶金等领域。离子交换膜为电渗析器的核心部件，不同的制备方法及工艺流程对膜的性能影响较大。在离子交换膜的工程应用上会出现电解质的浓差扩散和水的渗透，即工程上所谓的“跑料”和“进水”。电解质的浓差扩散也称为渗析，指电解质离子透过膜的现象。由于膜两侧溶液浓度不同，受浓度差的推动作用，电解质由浓水室向淡水室扩散。水的渗透是指淡水室的水，由于渗透压的作用向浓缩室渗透。而异相离子交换膜的致密度是决定电解质的浓差扩散量及水渗透量的主要决定决定因素。

离子交换膜的常规制备方法系由开炼机完成开炼及出片两个步骤，然后再由压机压片冷却制得产品。中国专利公开一种离子交换膜的制备方法（公开号：CN1634644A),其步骤为：第一步、先将膜用离子交换树脂在60-80℃下烘干，然后粉碎至200目左右，再同抑菌荆(纳米银)按比例混合均匀后待用；第二步、炼胶，先调整炼胶机辊辊距，使辊缝在1-2mm，辊温升至llO-130℃，炼胶机辊温高低视聚乙烯树脂熔融指数而定。先按比例加入聚乙烯树脂，塑化均匀后再加入聚异丁烯树脂进行机械接枝增强；第三步、将第一步离子交换树脂粉末和抑菌剂粉混台物加入辊塑，直至均匀分散，随着混合粉件加入。炼胶机辊距逐步放大，最后辊距放大到4-6m/m；第四步、拉片，拉片机辊温为70-100℃，从炼胶机拉出料片，进入拉片机辊压1-2道，压成2-3m／m片子．然后再进行拉片，展后片子控制在0.4-O.45m／m左右。拉片机可以是二辊机．最好采用三辊机，因为三辊机容易使料片厚度均匀；第五步、热压增强。为提高膜的强度，必须用网布进行增强加固，加固是在热压机中进行，高产量，最好采用多层压机。制备工艺为：先将拉出片子镶嵌在二张尼龙网布或涤纶网布之间．再将其置于二张不锈钢板之中，放入热压机中热压，热压温度为140-160℃，压力为40-80kg／cm²，压制时间为40-60分钟，冷至40℃以下出料，即得增强加固后的抑菌异相离子交换膜。这种抑菌异相离子变换膜的脱盐率、选择透过率等指标和普通异相离子变换膜大致相同，山于膜表面不长菌．可使膜的是使用寿命比普通异相离子交换膜提高50％以上。

但是上述方法制备出来的离子交换膜，其致密度低，且工艺过程复杂，能耗较高。

发明内容

本发明是提供一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其主要是解决现有技术所存在的普通离子交换膜存在的致密度低导致的膜的水透系数高和盐扩散系数高，工艺过程复杂，工艺生产能耗较高等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的方法包括：

a．将树脂烘干，然后再把烘干的树脂粉磨至150目-200目之间；

b．将硅烷交联聚乙烯、聚异丁烯按比例加入密炼机混炼均匀后，再按比例加入树脂粉、硬脂酸钙、抗氧化剂、着色剂继续混炼，其中各组份的质量百分比为：树脂粉65-72%，硅烷交联聚乙烯19-25%，聚异丁烯4.5-7.0%，硬脂酸钙1.5-3.5%，抗氧化剂0.3-0.5%，着色剂0.02-0.03%，至混炼均匀后出胶料；

c．胶料先经开炼机拉出较厚的膜片，之后再由开炼机拉出较薄的膜片，膜片裁剪出所需的尺寸；

d．将膜片的上下表面分别附上涤纶网布，放入压片机的两块不锈钢板间，最后送入压片机热压区，经热压成型及冷却后取出即为成品低渗透异相离子交换膜。

本发明采用密炼机的工艺，只需一人操作，并在半小时内即可将所有原料混炼均匀，过程简单。而使用开炼机进行的混炼至胶料均匀，其时间一般在2小时以上，耗能较大，且需由3人操作，过程中树脂粉尘较大，工作环境较差，物料浪费较多。

本发明采用的硅烷交联聚乙烯在接枝过程中,聚合物在游离引发剂及热解成的自由基作用下，失去叔碳原子上的H 原子产生自由基，该自由基与乙烯基硅烷的- CH = CH₂ 基反应，生成含有三氧基硅酯基的接枝聚合物。在交联过程中，接枝聚合物首先在水的作用下发生水解生成硅醇，-OH与邻近的Si-O-H基团缩合形成Si-O-Si键，从而使聚合物大分子间产生交联，则制成的膜成品致密性高，盐扩散系数小。

配方适用异相阴、阳离子交换膜的制备；配方中所述的离子交换的树脂粉为膜的基体；配方中所述的聚异丁烯为增柔橡胶，并赋予膜以弹性，粘均分子量100万以上；配方中所述的硅烷交联聚乙烯起粘合剂、交联剂作用，熔体指数（MI)为1.0-2.0之间，硅烷交联聚乙烯为低压交联电缆用绝缘的主导材料；配方中所述的硬脂酸钙作脱模剂和稳定剂，工业级一等品；配方中所述的抗氧化剂能和因聚合物自动氧化而产生的过氧化物反应，以防止因加工而产生的聚合物降解；配方中所述的着色剂作区别阴阳膜之用。

作为优选，所述的步骤a中将树脂烘干至含水率在4-8%之间。树脂粉的含水量最佳为5%，树脂粉的大小最佳为150目。

作为优选，所述的步骤b中将硅烷交联聚乙烯、聚异丁烯在115-130℃的条件下加入密炼机进行混炼。聚异丁烯、硅烷交联聚乙烯的加入温度最佳为120℃。

作为优选，所述的步骤b中各组份在混炼均匀且料温达到130-140℃后出料。出料温度最佳为135℃

作为优选，所述的步骤c中开炼机第一次拉出的膜片厚度为1.5-2.0mm，开炼机第二次拉出的膜片厚度为0.4mm，膜片裁剪出的尺寸为800×1600mm。

作为优选，所述的压片机热压区的温度为135℃-170℃，压力控制为12-20MPa。压片温度最佳为145℃，压力最佳为18MPa。

作为优选，所述的热压成型的时间为45-60分钟，然后冷却至50℃后取出即为成品。

因此，本发明具有离子交换膜的一般性能,一定的可塑加工性，更均匀的电解质分布，更高的致密度等特点。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本例的一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其步骤为：

a．将树脂烘干至含水率在4%-8%之间，然后再把烘干的树脂粉粉磨至150目-200目之间；

b．将硅烷交联聚乙烯、聚异丁烯在115-130℃下按比例加入密炼机混炼均匀后，再按比例加入树脂粉、硬脂酸钙、抗氧化剂、着色剂继续混炼，其中各组份的质量百分比为：树脂粉67.00%，硅烷交联聚乙烯24.10%，聚异丁烯6.00%，硬脂酸钙2.50%，抗氧化剂0.38%，着色剂0.02%，至混炼均匀且料温达到130-140℃后出胶料；

c．胶料先经开炼机拉出厚度1.5-2.0mm膜片，之后再由开炼机拉出0.4mm厚度的膜片，膜片裁剪成800×1600mm；

d．膜片上下各附上涤纶网布，放入压片机两块不锈钢板间，最后送入压片机热压区，温度控制在135℃-170℃之间，压力控制在12MPa-20MPa之间，经45-60分钟热压成型及冷却至50℃后取出即为成品。

实施例2：本例的一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其步骤为：

b．将硅烷交联聚乙烯、聚异丁烯在115-130℃下按比例加入密炼机混炼均匀后，再按比例加入树脂粉、硬脂酸钙、抗氧化剂、着色剂继续混炼，其中各组份的质量百分比为：树脂粉68.00%，硅烷交联聚乙烯23.80%，聚异丁烯5.50%，硬脂酸钙2.30%，抗氧化剂0.38%，着色剂0.02%，至混炼均匀且料温达到130-140℃后出胶料；

实施例3：本例的一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其步骤为：

b．将硅烷交联聚乙烯、聚异丁烯在115-130℃下按比例加入密炼机混炼均匀后，再按比例加入树脂粉、硬脂酸钙、抗氧化剂、着色剂继续混炼，其中各组份的质量百分比为：树脂粉70.00%，硅烷交联聚乙烯22.50%，聚异丁烯5.00%，硬脂酸钙2.05%，抗氧化剂0.42%，着色剂0.03%，至混炼均匀且料温达到130-140℃后出胶料；

实施例4：本例的一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其步骤为：

b．将硅烷交联聚乙烯、聚异丁烯在115-130℃下按比例加入密炼机混炼均匀后，再按比例加入树脂粉、硬脂酸钙、抗氧化剂、着色剂继续混炼，其中各组份的质量百分比为：树脂粉71.00%，硅烷交联聚乙烯21.70%，聚异丁烯5.00%，硬脂酸钙1.80%，抗氧化剂0.47%，着色剂0.03%，至混炼均匀且料温达到130-140℃后出胶料；

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims

1.一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤a中将树脂烘干至含水率在4-8%之间。

3.根据权利要求1所述的一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤b中将硅烷交联聚乙烯、聚异丁烯在115-130℃的条件下加入密炼机进行混炼。

4.根据权利要求1所述的一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤b中各组份在混炼均匀且料温达到130-140℃后出料。

5.根据权利要求1所述的一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤c中开炼机第一次拉出的膜片厚度为1.5-2.0mm，开炼机第二次拉出的膜片厚度为0.4mm，膜片裁剪出的尺寸为800×1600mm。

6.根据权利要求1所述的一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的压片机热压区的温度为135℃-170℃，压力控制为12-20MPa。

7.根据权利要求1所述的一种低渗透异相离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的热压成型的时间为45-60分钟，然后冷却至50℃后取出即为成品。