CN105126630A - 连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阴、阳离子交换膜，尤其是涉及一种连续化生产聚氯乙烯半均相阴、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离子交换膜只能采用间歇生产方法，且厚度不均、尺寸单一、生产效率低，劳动强度大、生产成本高、产品不能成卷等问题。本发明的制备方法：先将半均相阴、阳离子交换树脂粉、增塑剂、稳定剂、加工助剂及润滑剂按一定比例进行配料，在高速热混合机中进行混料；再经双螺杆挤出机、过滤、挤出平模、双面附网格布、四辊压延、冷却辊组、测厚仪、牵引装置、成型卷绕，即得PVC半均相阴、阳离子交换膜。

Description

连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种阴、阳离子交换膜，尤其是涉及一种连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法。

背景技术

离子交换膜具有独特的离子交换特性，使它在清洁生产、环境保护、能量转化等方面发挥着越来越重要的作用，特别适合于现代工业对新能源、节能、低品位原材料再利用和环境污染治理的需要，在海水淡化等领域也应用广泛，成为实现经济可持续发展战略的一个重要组成部分。

根据中国专利申请号201210259047.0公布的一种聚苯乙烯/聚偏氟乙烯阳离子交换膜的制备方法，该方法是先将聚偏氟乙烯溶解后再与苯乙烯、二乙烯苯充分混合后再进行聚合得到聚苯乙烯/聚偏氟乙烯合金粉末，再经磺化得到阳离子交换树脂粉，最后采用间歇生产（即密炼、开练、拉片、热压）制得，所得的膜依然为半均相结构。间歇生产方法生产离子交换膜生产效率低，劳动成本高等缺点。

中国专利ZL90103412.6公布的一种糊状法制备阴离子交换膜的方法，其制备方法为相关组分配成浆液，然后涂在增强织物上加压加热聚合得到基膜，再同胺类化合物进行胺化反应，即得阴离子交换膜，所得的膜依然为半均相结构。采用这种方法生产离子交换膜，对生产设备要求较高，前期投资大。

美国《应用聚合物杂志》报道了一种半互穿网络的阳离子交换膜的制备方法，将聚氯乙烯薄膜用二氯乙烷等溶剂充分溶胀，然后放在含有苯乙烯、二乙烯基苯、过氧化苯甲酰的溶液中充分浸吸，取出后方在两块聚酯薄膜之间，80℃聚合0.5-10小时获得基膜，用二氯乙烷法洗去表面的均聚物后，在混合酸（浓硫酸：氯磺酸=1:1）中磺化5-100min。这种方法需要用有机溶剂溶胀和洗涤，会产生大量的污染物，而且由于单体靠浸吸，有一定的局限，聚乙烯薄膜本身不被磺化，因此所得膜为半均相结构。

另外发明专利201110264660.7公开了一种PVC半均相阴阳离子交换膜的制备方法，采用密练、二辊开炼机出片、三辊压延机出片、再垫网布热压成PVC半均相离子交换膜，此种工艺复杂，依旧采用间歇式生产离子交换膜，厚度不均、尺寸单一（800mm*1600mm）、生产效率低，劳动强度大、成本高且产品不能成卷等问题。

发明内容

本发明是提供一种连续化生产聚氯乙烯半均相阴、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离子交换膜生产效率低，劳动成本高，对生产设备要求较高，前期投资大，需要用有机溶剂溶胀和洗涤，会产生大量的污染物，而且由于单体靠浸吸，有一定的局限等的技术问题。

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：

本发明的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的方法包括：

a．将半均相阴、阳离子交换树脂粉、增塑剂、稳定剂、加工助剂、润滑剂的质量比为80-100:20-40:0.5-1.5:0.5-2:1-3，按上述先后顺序加到高速混合机中进行混料，出料后得到混合粉；

b．将步骤a中得到的混合粉送至双螺杆挤出机进行预塑化，再经过滤网至挤出平模，挤出料双面粘附网格布，到四辊压延机组，再经冷却辊组、测厚仪、牵引装置、成型卷绕，即得成卷的聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜。

本发明的关键点，第一：如何使材料达到塑化均匀，因为PVC共聚物中的聚苯乙烯为交联高聚物，属于不熔高聚物，在加工过程中产生塑化效果较差，致使很难成完整的膜片，在此过程中，一方面通过混炼提高材料的彻底而均匀的塑化，另一方面，通过工艺的调整，提高塑化效果。

第二，如何使网格布更好的黏贴在材料中，具有较强的粘结效果。因为膜片较薄，而又需要双面附网格布，难度较大。1）通过将网格布预热后直接黏贴在挤出膜片上再进入四辊；2）调整四辊的温度；3)提高辊筒直径，即增加压力。

作为优选，所述的步骤a中增塑剂为邻苯二甲酸酸二辛脂、柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三丁酯。

作为优选，所述的步骤a中稳定剂为二月桂酸二丁基锡或硫醇锡。

作为优选，所述的步骤a中加工助剂为丙烯酸酯类共聚物。

作为优选，所述的步骤a中润滑剂为硬脂酸与硬脂酸钙。

作为优选，所述的步骤a中混合时间为5-10min，出料温度不超过100℃。

作为优选，所述的步骤b中双螺杆挤出机的料筒温度依次为：加料段170-180℃、塑化段165-170℃、计量段165-175℃。因为PVC共聚物中的聚苯乙烯为交联高聚物，属于不熔高聚物，为达到更好的塑化效果，因此设置此加工温度。

作为优选，所述的步骤b中四辊温度分别从下往上分别为：100-120℃、120-140℃、80-100℃、60-80℃。因为从机头挤出膜片温度较高，为防止膜片产生内应力而导致膜片缺陷，所以要求膜片缓慢冷却。第二辊略微提高辊筒温度是为了提高膜片表面光泽。第三，进一步提高网格布与材料的粘结效果。

作为优选，所述的步骤b中网格布材质为PET或尼龙，且要先进行预热，预热温度为160-180℃。

作为优选，所述的步骤b中要求牵引速度与挤出速度相等，为5-30m/min。

作为优选，所述的硬脂酸与硬脂酸钙的质量比为0.2-0.5:0.5-1。硬脂酸和硬脂酸钙分别作为PVC加工的内、外润滑剂，目的是提高流动性、降低熔体粘度及防止粘辊，两者按此配方配合使用，效果更佳。

因此，本发明本发明采用连续化生产PVC半均相离子交换膜技术，不仅提高了产品厚度的均匀性，尺寸规格多样性，其宽度范围为300-850mm，可以连续成卷存放和运输，还提高了生产效率，降低劳动成本。

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：本例的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其步骤为：

a．将半均相阳离子交换树脂粉、乙酰柠檬酸三丁酯、二月桂酸二丁基锡、PA20、硬脂酸和硬脂酸钙的质量比为90:30:1.2:1.8:0.4:1，按上述先后顺序加到高速混合机中进行混料，出料后得到混合粉，出料温度为90℃；

b．将步骤a中得到的混合粉送至双螺杆挤出机进行预塑化，螺杆挤出机的料筒温度依次为：175℃、168℃、170℃，再经20目的过滤网至挤出平模，挤出料双面粘附预热的PET网格布，预热温度为175℃，到四辊压延机组，四辊温度分别（从下往上）为：110℃、130℃、95℃、65℃，再经冷却辊组、测厚仪、牵引装置、成型卷绕，即得PVC半均相阳离子交换膜。牵引速度与挤出速度相等，为15m/min，厚度为0.35mm，宽度为800mm。

实施例2：本例的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其步骤为：

a．将半均相阳离子交换树脂粉、柠檬酸三丁酯、硫醇锡、ACR401、硬脂酸和硬脂酸钙的质量比为95:35:1:1:0.4:0.9，按上述先后顺序加到高速混合机中进行混料，出料后得到混合粉，出料温度为95℃；

b．将步骤a中得到的混合粉送至双螺杆挤出机进行预塑化，螺杆挤出机的料筒温度依次为：170℃、165℃、169℃，再经20目的过滤网至挤出平模，挤出料双面粘附预热的尼龙网格布，预热温度为170℃，到四辊压延机组，四辊温度分别（从下往上）为：110℃、120℃、90℃、60℃，再经冷却辊组、测厚仪、牵引装置、成型卷绕，即得PVC半均相阳离子交换膜。牵引速度与挤出速度相等，为30m/min，厚度为0.25mm，宽度为400mm。

实施例3：本例的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其步骤为：

a．将半均相阴离子交换树脂粉、邻苯二甲酸酸二辛脂、二月桂酸二丁基锡、ACR401、硬脂酸和硬脂酸钙的质量比为85:35:1:1:0.4:1，按上述先后顺序加到高速混合机中进行混料，出料后得到混合粉，出料温度为90℃；

b．将步骤a中得到的混合粉送至双螺杆挤出机进行预塑化，螺杆挤出机的料筒温度依次为：170℃、165℃、165℃，再经20目的过滤网至挤出平模，挤出料双面粘附预热的PET网格布，预热温度为160℃，到四辊压延机组，四辊温度分别（从下往上）为：100℃、120℃、80℃、60℃，再经冷却辊组、测厚仪、牵引装置、成型卷绕，即得PVC半均相阴离子交换膜。牵引速度与挤出速度相等，为20m/min，厚度为0.3mm，宽度为600mm。

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 (11)

1.一种连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的方法包括：

a．将半均相阴、阳离子交换树脂粉、增塑剂、稳定剂、加工助剂、润滑剂的质量比为80-100:20-40:0.5-1.5:0.5-2:1-3，按上述先后顺序加到高速混合机中进行混料，出料后得到混合粉；

b．将步骤a中得到的混合粉送至双螺杆挤出机进行预塑化，再经过滤网至挤出平模，挤出料双面粘附网格布，到四辊压延机组，再经冷却辊组、测厚仪、牵引装置、成型卷绕，即得成卷的聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜。

2.根据权利要求1所述的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤a中增塑剂为邻苯二甲酸酸二辛脂、柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三丁酯。

3.根据权利要求1所述的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤a中稳定剂为二月桂酸二丁基锡或硫醇锡。

4.根据权利要求1所述的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤a中加工助剂为丙烯酸酯类共聚物。

5.根据权利要求1所述的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤a中润滑剂为硬脂酸与硬脂酸钙。

6.根据权利要求1所述的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤a中混合时间为5-10min，出料温度不超过100℃。

7.根据权利要求1所述的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤b中双螺杆挤出机的料筒温度依次为：加料段170-180℃、塑化段165-170℃、计量段165-175℃。

8.根据权利要求1所述的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤b中四辊温度分别从下往上分别为：100-120℃、120-140℃、80-100℃、60-80℃。

9.根据权利要求1所述的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤b中网格布材质为PET或尼龙，且要先进行预热，预热温度为160-180℃。

10.根据权利要求1所述的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的步骤b中要求牵引速度与挤出速度相等，为5-30m/min。

11.根据权利要求5所述的连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的硬脂酸与硬脂酸钙的质量比为0.2-0.5:0.5-1。