CN104746202B - 一种水电解槽用隔膜布及其生产方法 - Google Patents

一种水电解槽用隔膜布及其生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104746202B
CN104746202B CN201310732376.7A CN201310732376A CN104746202B CN 104746202 B CN104746202 B CN 104746202B CN 201310732376 A CN201310732376 A CN 201310732376A CN 104746202 B CN104746202 B CN 104746202B
Authority
CN
China
Prior art keywords
diaphragm cloth
diaphragm
polyphenylene sulfide
cloth
fabric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310732376.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104746202A (zh
Inventor
杨丽丽
武田正明
张尤娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd filed Critical Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority to CN201310732376.7A priority Critical patent/CN104746202B/zh
Publication of CN104746202A publication Critical patent/CN104746202A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104746202B publication Critical patent/CN104746202B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D13/00—Woven fabrics characterised by the special disposition of the warp or weft threads, e.g. with curved weft threads, with discontinuous warp threads, with diagonal warp or weft
    • D03D13/008—Woven fabrics characterised by the special disposition of the warp or weft threads, e.g. with curved weft threads, with discontinuous warp threads, with diagonal warp or weft characterised by weave density or surface weight
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B3/00—Passing of textile materials through liquids, gases or vapours to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing, impregnating
    • D06B3/10—Passing of textile materials through liquids, gases or vapours to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing, impregnating of fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B5/00—Forcing liquids, gases or vapours through textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing impregnating
    • D06B5/12—Forcing liquids, gases or vapours through textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing impregnating through materials of definite length
    • D06B5/22—Forcing liquids, gases or vapours through textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing impregnating through materials of definite length through fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/30—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polycondensation products not covered by indexing codes D10B2331/02 - D10B2331/14
    • D10B2331/301—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polycondensation products not covered by indexing codes D10B2331/02 - D10B2331/14 polyarylene sulfides, e.g. polyphenylenesulfide

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Abstract

本发明公开一种水电解槽用隔膜布及其生产方法，该隔膜布是由直径在4～12um之间的聚苯硫醚纤维构成的高密度机织物，该隔膜布的厚度为0.2～3.0mm，克重为200～600g/m2。本发明的水电解槽用隔膜布具有气密性高、亲水性好，且离子透过性优良的特点，同时还具有成本低廉、安全环保、轻量，且生产方法快速、高效，无污染，操作简单，节省能源的特点。

Description

一种水电解槽用隔膜布及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种水电解槽用隔膜布及其生产方法。
背景技术
隔膜是水电解槽的主要核心材料，被置于水电解槽的阳极、阴极之间，阻止阳极侧气体和阴极侧气体的混合,以保证气体的纯度。其性能要求为：能被电解液充分润湿；平均孔径小、气密性高；孔隙率大；有一定的机械强度和刚度；不被碱性电解液腐蚀、耐高温、耐化学稳定性强；容易实施工业化。
目前国内主要的碱性水电解制氢设备厂家仍然使用石棉布作为隔膜。但是，随着工业化进程的推进和技术进步，在生产实践过程中，人们也逐渐认识到石棉隔膜存在一些问题。首先，石棉隔膜自身的溶胀性及化学不稳定性，导致纯石棉隔膜在特定的运行环境中，特别是高电流负荷下，具有严重溶胀的缺陷，使隔膜机械强度下降，使用寿命缩短。而且，由于石棉材料的限制，电解液温度只能控制在90℃以下，当电解液温度超过90℃时，石棉隔膜的腐蚀也会加剧，从而对电解液造成污染，影响其使用寿命，所以很难利用提高溶液温度的方法来提高电解槽的效率。同时，目前石棉材料还存在着资源减少、价格提高和质量的不稳定性等问题。综合上述原因，能够代替石棉隔膜的新型隔膜材料的开发应用已成为行业内非常重要的课题。各水电解制氢设备制造商也纷纷积极地探索节能环保、且工业化实现容易的高性能的新型隔膜材料。然而，这些所谓的新型隔膜材料由于仍然存在着如下的各种问题,还不能完全取代石棉隔膜。
如中国公开专利CN101372752公开了一种采用普通聚苯硫醚纤维制成的非制造布，然后通过70～130℃，90～98%的H2SO4进行磺化处理20～40分钟，再用30%的氢氧化钾处理，最后得到耐高温碱性水电解槽隔膜。该发明由于非织造布的吸液率相对较强，经过强酸处理后，在清洗过程中需要消耗大量宝贵的水资源和化学药品，清洗时间也较长，且工艺操作复杂，易对环境造成污染。同时安全性也差，不宜进行工业化生产。
又如中国公开专利CN101195944公开了一种采用聚醚醚酮纤维、聚苯硫醚纤维、聚丙烯纤维中的一种、两种或三种为原料织造而成的机织物作为无石棉环保节能型隔膜布，虽然该隔膜布的气密性满足了石棉隔膜的标准要求，但由于上述化学纤维的吸水性差，导致制得的隔膜布亲水性差，无法真正满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气密性高、亲水性好的水电解槽用隔膜布。
本发明的另一目的在于提供一种工艺简单、省能源、对环境无污染的水电解槽用隔膜布的生产方法。
本发明的技术解决方案如下：一种水电解槽用隔膜布，该隔膜布是由直径在4～12um之间的聚苯硫醚纤维构成的高密度机织物，该隔膜布的厚度为0.2～3.0mm，克重为200～600g/m2。如果聚苯硫醚纤维的直径小于4um的话，在纺丝工艺和后道纺纱工艺过程中，都会带来困难。本发明通过采用细纤度的聚苯硫醚纤维,可以增加隔膜布内的纤维表面积,提高其芯吸效果，在相同结构的高密度织物隔膜布中，与普通粗旦纤维的隔膜布相比，本发明隔膜布的吸水率可以提高5%以上；而且在进行后道亲水加工的情况下，隔膜布的纤维表面积的增加，从而可以增加其形成亲水基团的数量，从而提高其亲水性，与普通粗旦纤维的隔膜布相比，本发明隔膜布的吸水率可以提高8%以上，吸水速度均降为1s以内全部吸收。本发明通过采用细纤度的聚苯硫醚纤维,还可以保持纱线和织物结构致密均匀，从而提高隔膜织物的致密性，降低平均孔径，提高孔径均匀性，从而进一步提高其气密性。考虑到能保证水电解槽用隔膜布的气密性高，同时可以具有很好的吸水性能，本发明聚苯硫醚纤维的直径优选6～10um。
本发明隔膜布的厚度为0.2～3.0mm，优选0.4～1.0mm；克重为200～600g/m2，优选300～450g/m2。如果隔膜布的厚度小于0.2mm,克重小于200g/m2的话,就会给织造带来一定的难度,同时对隔膜布的气密性也会产生一定的影响；如果隔膜布的厚度大于3.0mm，克重大于600g/m2的话，不但不会对隔膜布产生很明显的优异效果，反而会增加隔膜布的电阻，不利于降低能耗。
另外，织物的覆盖系数是表征织物紧密程度的参数，覆盖系数越高，织物越紧密，通气度和孔径就越小。本发明的隔膜布选择机织物中的平纹组织，因为平纹织物的交织点最多,紧密度最大,为了满足隔膜布的气密性要求,该平纹结构隔膜布的覆盖系数为2300～3000，更优选2500～2900，如果覆盖系数低于2300，由于织物紧度不够，导致织物的气密性低，这样隔膜布就难于阻挡阴极侧气体和阳极侧气体的通过，从而不能保证气体的纯度以及安全性；如果平纹织物的覆盖系数高于3000，对织机有较高的要求，织造困难。
考虑到隔膜织物能够保持长期稳定且优越的气密性，上述隔膜布的平均孔径小于10μm，优选其小于5μm、通气度优选1.5 L/cm2/min以下。这样气体分子、气泡就难于通过，从而阻止阳极侧气体和阴极侧气体的混合,以保证气体的纯度且安全性好。为了保证本发明隔膜布的气密性使用要求，同时提高气体的发生效率，并提高生成气体的纯度，在平均孔径小于10μm的前提下，优化织造条件，提高孔径的均匀性，使孔径在0.2～10μm之间的孔占全部孔的60%以上，优选80%以上。在优选的隔膜布的平均孔径小于5μm的前提下，更优选0.2～5μm之间的孔占全部孔的60%以上。
本发明的水电解槽用隔膜布的气密性，在满足250mm以上H2O压力下,保持2min不透气的条件下，可以基本满足实际水电解槽中隔膜布的气密性使用要求，且同时考虑到隔膜布能具有优异的气密性、离子的通过效率以及隔膜布的加工性，本发明的水电解槽用隔膜布的气密性优选300～450mmH2O压力。如果气密性小于250mmH2O压力，无法满足隔膜基本需求，生成的气体纯度受影响；如果气密性高于450mmH2O压力，一方面织造困难，成本高，另一方面会提高隔膜布的电阻，进而提高单位产气的能源消耗量。
本发明的水电解槽用隔膜布的纤维表面含有亲水基团,且所述纤维表面的氧元素含量为12重量%以上。 如果氧元素的含量小于12重量%的话，就会导致隔膜布的亲水性改善效果不佳，隔膜布不能被电解液充分润湿，而且隔膜布的电阻大，电解效率低，能源损失大。考虑到隔膜布的亲水性和加工成本，上述纤维表面的氧元素含量优选15～75重量%，更优选15～35重量%。
上述聚苯硫醚纤维表面含有的亲水基团和化学键种类是与加工方法和加工用气体的种类有关的,该亲水基团包括羧基（COOH）、羰基（C=O）、羟基（-OH）、醛基（CHO）、-SOx中的至少一种，且其含量总数（mol数）占织物表面基团总数的10～60%，考虑到隔膜的亲水性和加工成本，优选20～50%。
上述构成高密度机织物的聚苯硫醚纱线的支数为3～20s，优选5～15s。如果聚苯硫醚纱线的支数太少的话,制得的隔膜布的厚度较厚,虽然满足气密性和隔膜性要求,但是提高了其隔膜电阻,不利于节省能源；如果聚苯硫醚纱线的支数太多的话,由于纱线细度较细,织物密度较高,给织造带来了困难，因此聚苯硫醚纱线的支数优选3～20s。
经过亲水处理后，与处理前的织物相比，本发明的水电解槽用隔膜布的吸水率提高15%以上，如果吸水率提高比率小于15%的话，其亲水性改善效果不佳。考虑到隔膜布的亲水性和加工性，吸水率的提高比率优选15～200%，更优选20～100%。
本发明的水电解槽用隔膜布的生产方法，包括如下步骤：
（1）将直径为4～12um的聚苯硫醚纤维通过清绵-梳绵-并条-粗纱-细纱-络筒-并纱-加捻-热定型的棉纺工艺进行纺纱，制得支数为3～20s的聚苯硫醚纱线；
（2）将制得的聚苯硫醚纱线通过织机织造，制得经向密度为130～400根/10cm、纬向密度为90～300根/10cm的高密度机织物；
（3）将制得的高密度机织物进行后整理加工，后整理加工包括精炼、干燥、热定型，最后制得成品。精炼工程中将碱液和精炼剂的混合溶液作为精炼液，精炼温度80～100℃、精炼速度20～50m/min，如果精练温度大于100℃、速度低于20m/min，就会导致织物收缩率增加，能耗增加；而如果精练温度低于80℃、速度高于50m/min，织物中的杂质、油剂不能较好地除去，达不到理想的效果。如果干燥温度高于150℃，速度低于10 m/min，织物收缩率增加，实际生产效率下降，使产品成本提高；如果干燥温度低于100℃，速度高于50m/min，不能快速的去除织物中的水分，达不到干燥效果，影响织物的外观。热定型温度150～220℃，速度10～50m/min，热定型温度低于150℃，速度高于50m/min，织物尺寸稳定性效果不好；而温度高于220℃，速度低于10 m/min，织物机械性则变差。
为了保证后续的使用性，对步骤（2）中制得的高密度机织物进行精炼加工，使用烧碱和精炼剂的混合溶液作为精炼药剂，精炼后的织物进行水洗，干燥。精炼后织物的油份含量小于0.06%，作为电解槽用隔膜布，如果织物中的油份残留量大于0.06%的话，在使用中会发生起泡的现象。为了保持其尺寸稳定性和使用安全性，对精炼干燥后的织物进行热定型加工。另外，如果对隔膜布进行后续亲水处理的情况下，如进行等离子体表面处理的情况下，精炼工程就变得尤为重要。由于等离子体表面处理是直接作用在纤维表面，处理深度仅为30nm，如果纤维生产过程中表面残留的油剂或其它杂质没有被清洗干净的话，等离子体亲水处理可能只作用在油剂表面，无法接触到纤维表面，那么就无法在纤维表面形成亲水性基团，这样就会直接影响到亲水处理的效果。
上述后整理加工还包括等离子体处理亲水加工，聚苯硫醚织物经过等离子体处理后，一方面使得织物中的纤维表面产生刻蚀，表面积就会增加，另一方面纤维表面产生活性基，从而引发具有亲水性的单体在材料表面进行接枝共聚。因此，应用于水电解槽中织物可以被电解液湿润，提高了隔膜的亲水性。上述表面等离子体亲水加工属于物理加工方法,是为了增加织物表面亲水性基团的数量,从而进一步提高隔膜布的亲水性。如果采用亲水化学试剂对织物进行亲水处理的话，不仅对环境产生负担，而且亲水性化学试剂一般在碱性环境下不具有耐久性，在碱性环境下长期使用后不能保持亲水性。
上述等离子体处理为真空等离子体表面处理或常压等离子体表面处理。
采用真空等离子体表面处理时，在氧气或氩气或氧气与氩气同时或二氧化碳或空气作用下，真空室压力为5～100Pa，处理强度为50～500KW·s/m2。其中如果处理气体为氧气，经过等离子体表面处理后,可在纤维表面形成含氧极性基团，从而使隔膜布具有优异的亲水性；如果处理气体为氩气，由于氩气为惰性气体，其分子能量较高，容易电离，可使织物表面的纤维很容易被活化，充分形成极性基团；如果在氧气与氩气同时作用下，经过等离子体电离后的织物表面的纤维先被活化后，再遇到氧成分就更容易接枝。为了提高亲水基团的形成数量，并延长其效果的保持时间，处理气体的种类优选氧气与氩气同时作用。另外，空气中含有氧气、氮气、二氧化碳，在其作用下，经过等离子体处理的织物也能达到优异的亲水效果。
采用真空等离子体表面处理时，真空室压力为5～100Pa，考虑到处理效果和能耗，优选30～70Pa，处理强度为50～500KW·s/m2，优选80～300KW·s/m2。处理强度的计算公式如下：
处理强度=放电功率（KW）×处理时间（s）/处理面积（m2），或者是处理强度=放电功率（KW）/处理速度（m/s）/处理幅宽（m）。
如果处理强度小于50KW·s/m2的话，等离子带电粒子的能量较小，对纤维表面发生的交联作用较弱，纤维表面亲水基团的数量很少，最终导致隔膜布不能被电解液充分润湿；如果处理强度大于500KW·s/m2的话，处理效果已经趋于稳定，效果不但得不到进一步地改善，而且增加了能耗；考虑到不仅纤维表面亲水性基团的数量能达到饱和，而且不浪费能源的情况下，处理强度优选80～300KW·s/m2，此时带电粒子能量增大，交联作用可以充分发挥。
采用常压等离子体表面处理时，在空气作用下，处理强度为50～500KW·s/m2，处理强度的计算公式如下：
处理强度=放电功率（W）/处理速度（m/s）/处理幅宽（m）。
如果处理强度小于50KW·s/m2的话，等离子带电粒子的能量较小，对纤维表面发生的交联作用较弱，纤维表面亲水基团的数量很少，最终导致隔膜布不能被电解液充分润湿；如果处理强度大于500KW·s/m2的话，处理效果已经趋于稳定，效果不但得不到进一步地改善，而且增加了能耗；考虑到不仅纤维表面亲水性基团的数量能达到饱和，而且不浪费能源的情况下，处理强度优选80～300KW·s/m2，此时带电粒子能量增大，交联作用可以充分发挥。
另外，在等离子体加工的同时或加工后，可利用接枝改性化学试剂，对织物表面进行接枝改性，如可以接枝羧基、丙烯酸基、磺酸基团等。
本发明的水电解槽用隔膜布具有气密性高、亲水性好的特点，同时还具有成本低廉、安全环保、轻量，且生产方法快速、高效，无污染，操作简单，节省能源的特点。
具体实施方式
通过以下实施例，对本发明作进一步说明。但本发明的保护范围并不限于实施例，实施例中的各物性由下面方法测定。
【覆盖系数】
机织物的覆盖系数的计算公式如下：
CF=N W ×+N f ×，
其中：NW：织物的经向密度（根/inch）；
DW：织物中经向长丝的细度（dtex）；
Nf：织物的纬向密度（根/inch）；
Df：织物中纬向长丝的细度（dtex）。
【平均孔径】
根据ASTMF316-03标准，采用毛细管流动气孔计测量织物孔径，将织物样品放在样品室中，用表面张力为19.1dynes/cm的斯维克酮液（silwick silicone Fluid）润湿。样品室的底部夹件具有直径2.54cm、厚度为3.175mm的多孔金属盘插件，样品室的顶部夹件具有3.175mm直径的孔洞，织物孔径的值是两次测量的平均值，某范围孔径的比例,可以通过测定结果中各孔径对应的含量比例进行相加得到。
【通气度】
在高压法透气性试验仪上进行测试。具体测试方法如下：沿着织物的幅宽方向依次画直径为10cm的圆形试样17个，然后在 3KPa 的压力下测试每个试样的透气度，最后取中间13个数据的平均值为最后的试验结果。
【气密性】
根据中国建材行业标准JCT 211-2009 ｢隔膜石棉布｣标准，4.5.2气密性能测试。
【吸水率】
根据GB/T21655.1-2008标准测试经过亲水处理前后的吸水率。
【吸水速度】
根据JIS L1907-2010纤维制品的吸水性试验方法中7.1.1滴下法 进行测试。
【亲水基团成分及其氧元素含量】
利用X射线光电子能谱分析仪(XPS)对纤维表面化学成分进行定性和定量分析,仪器型号：AXIS ULTRA HSA,厂家：岛津/KRATOS公司。
【油份含量】
根据快速油份萃取试验(JISL1096:2010)进行测试,使用的溶剂为正己烷。
实施例1
将直径为9.75μm、长度为51mm的聚苯硫醚短纤维（东丽生产的“TORCON®”、规格S301），通过清绵-梳绵-并条-粗纱-细纱-络筒-并纱-加捻-热定型的棉纺工艺进行纺纱，制得20s/4的聚苯硫醚纱线；然后将制得的聚苯硫醚纱线通过剑杆织机进行织造，制得经纱密度为177根/10cm、纬纱密度为126根/10cm的高密度平纹机织物，将制得的高密度机织物在温度为90℃、速度为30m/min下进行精炼，然后再在滚筒干燥机上进行温度为150℃、速度为10m/min的干燥处理，然后再对干燥后的聚苯硫醚平纹织物的表面进行常压等离子体处理，处理条件为：在空气作用下，处理强度为50KW·s/m2，最终制得克重425g/m2、厚度0.80mm、经向强度为2878N/5cm、纬向强度为2211N/5cm、覆盖系数为2646、平均孔径为5μm、孔径在0.2～10μm范围的孔占全部孔的80%的水电解槽用隔膜布，将制得的隔膜布经过X射线光电子能谱分析仪进行测试，测得该隔膜布中聚苯硫醚纤维表面含有亲水基团，且聚苯硫醚纤维表面含有的氧元素含量为26重量%，该亲水基团包括羰基（C=O）、羟基（C-OH）、醛基（COH）三种，且其含量总数占织物表面基团总数的45%。本发明的水电解槽用隔膜布的各物性参见下表1。
实施例2
将直径为6μm、长度为51mm的聚苯硫醚短纤维，通过清绵-梳绵-并条-粗纱-细纱-络筒-并纱-加捻-热定型的棉纺工艺进行纺纱，制得20s/2的聚苯硫醚纱线；然后将制得的聚苯硫醚纱线通过剑杆织机进行织造，制得经纱密度为264根/10cm、纬纱密度为173根/10cm的高密度平纹机织物，将制得的高密度机织物在温度为90℃、速度为30m/min下进行精炼，然后再在滚筒干燥机上进行温度为130℃、速度为15m/min的干燥处理，制得克重305g/m2、厚度0.55mm、经向强度为2120N/5cm、纬向强度为1580N/5cm、覆盖系数为2697、平均孔径为4.5μm、孔径在0.2～10μm范围的孔占全部孔的85%的水电解槽用隔膜布，将制得的隔膜经过X射线光电子能谱分析仪进行测试，测得该隔膜布中聚苯硫醚纤维表面含有亲水基团，且聚苯硫醚纤维表面含有的氧元素含量为12.5重量%，该亲水基团包括羰基（C=O）、羟基（C-OH）、醛基（COH）三种，且其含量总数占织物表面基团总数的35%。本发明的水电解槽用隔膜布的各物性参见下表1。
实施例3
将直径为12μm、长度为51mm的聚苯硫醚短纤维，通过清绵-梳绵-并条-粗纱-细纱-络筒-并纱-加捻-热定型的棉纺工艺进行纺纱，制得20s/6的聚苯硫醚纱线；然后将制得的聚苯硫醚纱线通过剑杆织机进行织造，制得经纱密度为154根/10cm、纬纱密度为106根/10cm的高密度平纹机织物，将制得的高密度机织物在温度为90℃、速度为25m/min下进行精炼，然后再在滚筒干燥机上进行温度为150℃、速度为10m/min的干燥处理，再在温度为190℃、速度为30m/min下进行热定型处理，然后再对干燥热定型后的聚苯硫醚平纹织物的表面进行真空等离子体处理，处理条件：在氧气与氩气同时作用下，处理强度为150KW·s/m2，最终制得克重568g/m2、厚度1.0mm、经纬向强力分别为4008 N/5cm、3218 N/5cm、覆盖系数为2777.89、平均孔径为3μm、且其中孔径在0.2～10μm范围的孔占全部孔的90%的水电解槽用隔膜布，将制得的隔膜布经过X射线光电子能谱分析仪进行测试，测得该隔膜布中聚苯硫醚纤维表面含有亲水基团，且聚苯硫醚纤维表面含有的氧元素含量为25重量%，该亲水基团包括羰基（C=O）、羟基（C-OH）两种，且其含量总数占织物表面基团总数的48%。本发明的水电解槽用隔膜布的各物性参见下表1。
比较例1
将直径为26.5μm、长度为51mm的聚苯硫醚短纤维，通过清绵-梳绵-并条-粗纱-细纱-络筒-并纱-加捻-热定型的棉纺工艺进行纺纱，制得7s/2的聚苯硫醚纱线；然后将制得的聚苯硫醚纱线通过剑杆织机进行织造，制得经纱密度为142根/10cm、纬纱密度为87根/10cm的平纹织物，将制得的高密度机织物在温度为90℃、速度为30m/min下进行精炼，然后再在滚筒干燥机上进行温度为150℃、速度为10m/min的干燥处理，然后再对干燥后的聚苯硫醚平纹织物的表面进行真空等离子体处理，处理条件：在氧气与氩气同时作用下，处理强度为150KW·s/m2，最终制得克重498g/m2、厚度0.9mm、经纬向强力分别为2100 N/5cm、1980N/5cm、覆盖系数为2382、平均孔径为12μm、且其中孔径在0.2～10μm范围的孔占全部孔的30%的水电解槽用隔膜布，将制得的隔膜布经过X射线光电子能谱分析仪进行测试，测得该隔膜布中聚苯硫醚纤维表面含有亲水基团，且聚苯硫醚纤维表面含有的氧元素含量为20重量%。本发明的水电解槽用隔膜布的各物性参见下表1。
比较例2
将直径为16.8μm、长度为51mm的聚苯硫醚短纤维，通过清绵-梳绵-并条-粗纱-细纱-络筒-并纱-加捻-热定型的棉纺工艺进行纺纱，制得10s/4的聚苯硫醚纱线；然后将制得的聚苯硫醚纱线通过剑杆织机进行织造，制得经纱密度为138根/10cm、纬纱密度为95根/10cm的平纹织物，织造后再进行精炼干燥、定型处理，最终制得克重619g/m2、厚度1.2mm、经向强度为4156 N/5cm、纬向强度为2980 N/5cm、覆盖系数为2867、平均孔径为8μm的水电解槽用隔膜布，将制得的隔膜布经过X射线光电子能谱分析仪进行测试，测得隔膜布中聚苯硫醚纤维表面含有的氧元素含量为4重量%。该水电解槽用隔膜布的各物性参见下表1。
表1

Claims (3)

1.一种水电解槽用隔膜布，其特征在于：该隔膜布是由直径在4～12um之间的聚苯硫醚纤维构成的高密度机织物，该隔膜布的厚度为0.2～3.0mm，克重为200～600g/m2，该隔膜布的纤维表面含有亲水基团,且所述纤维表面的氧元素含量为15～75重量%，所述亲水基团为羧基、羰基、羟基、醛基、-SOx中的至少一种，且其含量总数占织物表面基团总数的10～60%，所述构成高密度机织物的聚苯硫醚纱线的支数为3～20s。
2.一种权利要求1所述的水电解槽用隔膜布的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将直径为4～12um的聚苯硫醚纤维通过清绵-梳绵-并条-粗纱-细纱-络筒-并纱-加捻-热定型的棉纺工艺进行纺纱，制得支数为3～20s的聚苯硫醚纱线；
（2）将制得的聚苯硫醚纱线通过织机织造，制得经向密度为130～400根/10cm、纬向密度为90～300根/10cm的高密度机织物；
（3）将制得的高密度机织物进行后整理加工，后整理加工包括精炼、干燥、热定型、等离子体处理亲水加工，最后制得成品，所述等离子体处理为真空等离子体表面处理或常压等离子体表面处理，采用所述真空等离子体表面处理时，在氧气或氩气或氧气与氩气同时或二氧化碳或空气作用下，真空室压力为5～100Pa，处理强度为50～500KW·s/m2。
3.根据权利要求2所述的水电解槽用隔膜布的生产方法，其特征在于：所述采用常压等离子体表面处理时，在空气作用下，处理强度为50～500KW·s/m2。
CN201310732376.7A 2013-12-27 2013-12-27 一种水电解槽用隔膜布及其生产方法 Active CN104746202B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310732376.7A CN104746202B (zh) 2013-12-27 2013-12-27 一种水电解槽用隔膜布及其生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310732376.7A CN104746202B (zh) 2013-12-27 2013-12-27 一种水电解槽用隔膜布及其生产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104746202A CN104746202A (zh) 2015-07-01
CN104746202B true CN104746202B (zh) 2019-01-04

Family

ID=53586427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310732376.7A Active CN104746202B (zh) 2013-12-27 2013-12-27 一种水电解槽用隔膜布及其生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104746202B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106480573A (zh) * 2015-08-24 2017-03-08 东丽纤维研究所（中国）有限公司 一种高性能聚苯硫醚纤维构造体及其生产方法和用途
US20190078221A1 (en) * 2016-04-18 2019-03-14 Toray Fibers&Textiles Research Laboratories (China) Co., Ltd. Polyphenylene sulfide woven fabric for water electrolyser and manufacturing method thereof
CN111733602B (zh) * 2020-06-29 2022-04-19 天津工业大学 一种PPS/MOFs微纳米纤维碱性水电解槽隔膜的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004285536A (ja) * 2003-03-25 2004-10-14 Toray Ind Inc 耐熱性湿式不織布
JP2005139560A (ja) * 2003-11-04 2005-06-02 Gunze Ltd 繊維による多孔シート
CN101195944A (zh) * 2007-12-11 2008-06-11 卢宗广 无石棉环保节能型隔膜布及其织造方法
CN102433636A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 辽宁博联过滤有限公司 一种电解镍用机织隔膜布及其织造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004285536A (ja) * 2003-03-25 2004-10-14 Toray Ind Inc 耐熱性湿式不織布
JP2005139560A (ja) * 2003-11-04 2005-06-02 Gunze Ltd 繊維による多孔シート
CN101195944A (zh) * 2007-12-11 2008-06-11 卢宗广 无石棉环保节能型隔膜布及其织造方法
CN102433636A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 辽宁博联过滤有限公司 一种电解镍用机织隔膜布及其织造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
低温等离子体对PPS接枝聚合的研究;李颖娜;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技I辑》;20060815(第8期);B016-86页 *
隔膜法制氢电解槽用新型隔膜的研制及其应用;彭富兵等;《纺织学报》;20081231;第29卷(第12期);第43-45页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104746202A (zh) 2015-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105027324B (zh) 水电解槽用隔膜布及其制造方法
CN104746202B (zh) 一种水电解槽用隔膜布及其生产方法
CN109509857A (zh) 一种具有互穿网络结构的多孔性锂离子电池隔膜及其应用
ES2875590T3 (es) Estructura de fibra de sulfuro de polifenileno de alto rendimiento, método de producción y uso de la misma
CN108807802A (zh) 高透气性聚合物涂覆隔膜及其制备方法和应用
CN106589443A (zh) 磺化石墨烯改性全氟磺酸离子复合膜及其制备方法
CN109802121A (zh) 含有金属涂层的碳材料、其制备方法及应用
CN104862734B (zh) 一种水电解槽用隔膜及其生产方法
CN113644377A (zh) 一种半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料及其制备方法和应用
WO2016208486A1 (ja) 固体電解質補強材及び該補強材を含む固体電解質膜
CN108368650B (zh) 一种水电解槽用聚苯硫醚机织物及其制造方法
CN111733602B (zh) 一种PPS/MOFs微纳米纤维碱性水电解槽隔膜的制备方法
CN109554724A (zh) 一种水电解隔膜及其制造方法
CN110482523A (zh) 一种氮掺杂分级多孔碳材料及其超级电容器制备中的应用
CN108823983A (zh) 一种季铵化聚乙烯醇/壳聚糖静电纺丝固体电解质薄膜的制备方法
CN108858945A (zh) 一种用于制备燃料电池用氢的聚苯硫醚隔膜及制备方法
CN107574525A (zh) 一种水电解槽用混纺隔膜布
CN117899676A (zh) 一种用于电解碱水的隔膜的制备方法
CN115538006A (zh) 一种pps纺织隔膜布
CN108948739A (zh) 一种用于制备燃料电池用氢的隔膜材料及制备方法
CN107304494A (zh) 一种水电解槽用聚苯硫醚机织物及其生产方法
CN116315451A (zh) 一种多级孔碳改性的对位芳纶纤维基锂硫电池隔膜及其制备方法和应用
CN117328101A (zh) 复合多孔隔膜及其制备方法和应用
CN118086975A (zh) 一种耐高温碱性水电解槽pps隔膜的制备方法
CN107663693A (zh) 一种水电解槽用聚苯硫醚机织物及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220126

Address after: Japan Tokyo central Nihonbashi Muromachi 1-1-2

Patentee after: TORAY INDUSTRIES, Inc.

Address before: 226009 No. 58 South Road, Nantong economic and Technological Development Zone, Jiangsu, China

Patentee before: TORAY FIBERS & TEXTILES RESEARCH LABORATORIES (CHINA) Co.,Ltd.