CN103611425B

CN103611425B - 一种高交换容量阳离子交换膜的制备方法

Info

Publication number: CN103611425B
Application number: CN201310561841.5A
Authority: CN
Inventors: 李国民; 陈良; 楼永通; 李佳
Original assignee: HANGZHOU LONTECH ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU LONTECH ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: CN103611425A

Abstract

本发明涉及一种异相离子交换膜的制备方法，尤其是涉及一种高交换容量阳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在工业应用中能耗过高，处理效率低的问题。本发明将树脂用沸腾式烘干机烘干至含水量在3‑6%之间，然后把烘干的树脂进行粉磨；将线型低密度聚乙烯，聚异丁烯按比列加入密炼机混炼均匀后，再按一定比例加入离子交换树脂粉，润滑剂，抗氧化剂，着色剂继续混炼，直至混炼均匀后出料;物料先经开炼机拉出厚膜片，之后再有精度较高的另一台开炼机拉出所需厚度的薄膜片，裁剪成所需尺寸；膜片上下叠上尼龙网布，放入热压机按程序热压成型，冷却后取出即为成品。

Description

一种高交换容量阳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，尤其是涉及一种高交换容量阳离子交换膜的制备方法。

背景技术

电渗析组器在工业物料的脱盐和浓缩、医药化工中间体除盐、食品饮料药品保健品除盐等有较大的应用。离子交换膜为组器的核心部件，不同配方、不同加工工艺对膜的性能影响较大。在离子交换膜电渗析组器的工程应用中，因为交换容量低的问题导致膜面电阻较高，又因为交换容量低的问题导致处理时间较长。在电渗析组器除盐中大部分的运行成本是电力成本，通过提高交换容量可以提高处理效率、减低膜面电阻，从而有效的降低了电渗析组器运行功耗和处理时间。

工业应用中，运行成本也是考量是否采取此工艺的重要选项。电渗析组器的应用中大部分的运行成本是电耗，而电耗将近80%都用在膜堆的电场力推动中。所以本发明从配方原材料和制造工艺入手，有效的提高阳离子交换膜的交换容量，从而降低膜面电阻和提高处理效率。在电渗析组器实验中具体表现为处理料液每吨的能耗降低15%-25%.用270对以普通阳膜和本发明的高交换容量阳膜所组成的膜堆做3.5%氯化钠脱盐实验.膜电压稳压在270V,处理3.5%氯化钠到电导5ms/cm。普通膜的处理时间为19-22分钟最高电流为128-132A能耗为12-15千瓦时。

发明内容

本发明是提供一种高交换容量阳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在工业应用中能耗过高，处理效率低的问题。正是因为以上两个原因导致离子交换膜及组器在工业应用领域拓展困难等的技术问题。

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：

本发明的一种高交换容量阳离子交换膜的制备方法，其特征在于其所述的方法包括：

a: 将树脂用沸腾式烘干机烘干，然后把烘干的树脂粉磨至150目-180目之间；

b：将线型低密度聚乙烯，聚异丁烯按比列加入密炼机混炼均匀后，再按比例加入树脂粉，润滑剂，抗氧化剂，着色剂继续混炼，其各组分质量百分比为：树脂粉63%-70%，线型低密度聚乙烯20%-25%，聚异丁烯5%-8%，芥酸酰胺0.2%-1.8%，抗氧化剂0.2%-0.6%，着色剂0.02%-0.03%，直至混炼均匀；

c:所炼物料先经开炼机拉出较厚的膜片，之后再有精度较高的开炼机拉出所需要求厚度的膜片，膜片再经裁切成所需尺寸；

d:将膜片上下面分别附上尼龙网布，放入压片机的两块不锈钢钢板之间，最后送入压机，经过程序热压成型及冷却后取出即为成品高交换容量阳离子交换膜。

本发明所采用的离子交换树脂为丙烯酸离子交换树脂，其交换容量可达10mmol/g以上，以确保其做成膜产品后的高交换容量。

本发明配方中离子交换树脂粉为膜的基体，在配方中所述的线型低密度聚乙烯为粘结材料，其溶融指数在1-2之间；配方中所述聚异丁烯为增柔橡胶，粘均分子量可达200万以上；配方中所述芥酸酰胺为良好的润滑剂，能够有效的降低体系内部的粘度以提高膜的均匀性和致密性；配方中所述的抗氧化剂为还原性物质，能够在体系加工中自动氧化成过氧化物以防止加工产生中的聚合物降解；配方中所述的着色剂用于区别不同的膜产品。

采用传统的配方如果想要提高交换容量，只能通过提高离子交换树脂的比例，从而提高交换容量和膜在组器中的处理效率，但是这种提高是以损失膜体本身的柔韧性和致密程度为代价的。

本发明采用一方面采用较高交换容量的离子交换树脂以提高膜体交换容量，另一方面用超高分子量的聚异丁烯来增加膜的柔韧度，再配以芥酸酰胺润滑剂，有效降低体系粘度和提高流动性以提高膜的均匀性和致密性。

所以本发明有效解决了传统膜配方中交换容量和膜的致密程度不能兼顾的问题，有效提高了膜在组器中的处理效率和降低了单位能耗的问题，提高了离子交换膜在行业中的应用优势。）

作为优选，所述的步骤a中树脂含水量在3%-6%。水分太高离子交换树脂易自凝聚产生颗粒，水分太低密炼后物料易快速硬化对开炼不利。

作为优选，所述的步骤b中树脂粉为丙烯酸阳离子交换树脂。采用本树脂能够提高单位离子交换树脂的交换容量，即为提高功能集团的密度。

作为优选，所述的步骤b中润滑剂为芥酸酰胺。相对于传统的聚乙烯蜡能够更显著降低制品的表面静态和动态摩擦系数，增加体系的流动性从提高膜体的均匀性致密性。

作为优选，所述的步骤c中开炼机第一次拉出膜片的厚度为1-2mm，开炼机第二次拉出的膜片厚度为0.40mm，膜片裁剪出的尺寸为800×1600mm。第一次开炼为要求快速把密炼后的块状开炼成规定的厚度，不然经密炼后的物料进过一段时间会变硬结块，就再难以在开炼机上拉片。

作为优选，所述的步骤d中程序热压第一段温度为120℃-135℃，压力为10Mp-15Mp；第二段温度为135℃-160℃，压力为15Mp-20Mp。

作为优选，所述的步骤d中热压成型时间为30-60分钟，然后冷却至60℃后取出即为成品。

因此，本发明既有离子交换膜的一般性能，又有较高的交换容量，更具有较低的膜面电阻等特性。

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：本例的一种高交换容量阳离子交换膜的制备方法，其步骤为：

a: 将树脂用沸腾式烘干机烘干至含水量3%-6%，然后把烘干的树脂粉磨至150目-180目之间；

b：将线型低密度聚乙烯，聚异丁烯按比例加入密炼机在125℃-135℃混炼均匀后，再按比例加入树脂粉，润滑剂，抗氧化剂，着色剂继续混炼，其各组分质量百分比为：树脂粉66.5%，线型低密度聚乙烯24.8%，聚异丁烯7.4%，芥酸酰胺0.75%，抗氧化剂 0.53%，着色剂0.02%，直至混炼均匀；

c:所炼物料先经开炼机拉出1-2mm的膜片，之后再有精度较高的开炼机拉出所需要求0.4mm的膜片，膜片再经裁剪成800mm×1600mm的尺寸；

d:将膜片上下面分别附上尼龙网布，放入压片机的两块不锈钢钢板间，最后送入压机，经过程序热压成型及冷却后取出即为成品高交换容量阳离子交换膜。

实施例2：本例的一种高交换容量阳离子交换膜的制备方法，其步骤为：

b：将线型低密度聚乙烯，聚异丁烯按比例加入密炼机在125℃-135℃混炼均匀后，再按比例加入树脂粉，润滑剂，抗氧化剂，着色剂继续混炼，其各组分质量百分比为：树脂粉67.4%，线型低密度聚乙烯23.8%，聚异丁烯6.8%，芥酸酰胺1.4%，抗氧化剂 0.57%，着色剂0.03%，直至混炼均匀；

c:所练物料先经开练机拉出1-2mm的膜片，之后再有精度较高的开炼机拉出所需要求0.4mm的膜片，膜片再经裁剪成800mm×1600mm的尺寸；

实施例3：本例的一种高交换容量阳离子交换膜的制备方法，其步骤为：

b：将线型低密度聚乙烯，聚异丁烯按比例加入密炼机在125℃-135℃混炼均匀后，再按比例加入树脂粉，润滑剂，抗氧化剂，着色剂继续混炼，其各组分质量百分比为：树脂粉68.3%，线型低密度聚乙烯22.7%，聚异丁烯6.8%，

芥酸酰胺1.6%，抗氧化剂 0.57%，着色剂0.03%，直至混炼均匀；

实施例4：本例的一种高交换容量阳离子交换膜的制备方法，其步骤为：

b：将线型低密度聚乙烯，聚异丁烯按比例加入密炼机在125℃-135℃混炼均匀后，再按比例加入树脂粉，润滑剂，抗氧化剂，着色剂继续混炼，其各组分质量百分比为：树脂粉69.1% 线型低密度聚乙烯22% 聚异丁烯6.6% 芥酸酰胺1.7% 抗氧化剂 0.57% 着色剂0.03%，直至混炼均匀；

d:将膜片上下面分别附上尼龙网布，放入压片机的两块不锈钢钢板间，最后送入压机，经过程序热压成型及冷却后取出即为成品高交换容量阳离子交换膜

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

1.一种高交换容量阳离子交换膜的制备方法，其特征在于其所述的方法包括：

a: 将含水量在3%-6%的树脂用沸腾式烘干机烘干，然后把烘干的树脂粉磨至150目-180目之间；

b：将线型低密度聚乙烯，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，润滑剂，抗氧化剂，着色剂继续混炼，其各组分质量百分比为：树脂粉66.5%-70%，线型低密度聚乙烯20%-25%，聚异丁烯5%-8%，芥酸酰胺0.2%-1.8%，抗氧化剂0.2%-0.6%，着色剂0.02%-0.03%，直至混炼均匀，树脂粉为丙烯酸阳离子交换树脂，润滑剂为芥酸酰胺；

c:所炼物料先经开炼机拉出较厚的膜片，之后再有精度较高的开炼机拉出所需要求厚度的膜片，开炼机第一次拉出膜片的厚度为1-2mm，开炼机第二次拉出的膜片厚度为0.40mm，膜片裁剪出的尺寸为800×1600mm，膜片再经裁切成所需尺寸；

d:将膜片上下面分别附上尼龙网布，放入压片机的两块不锈钢钢板之间，最后送入压机，经过程序热压成型，程序热压第一段温度为120℃-135℃，压力为10Mp-15Mp；第二段温度为135℃-160℃，压力为15Mp-20Mp，热压成型时间为30-60分钟，然后冷却至60℃后取出即为成品高交换容量阳离子交换膜。