专利名称：钴电解复合隔膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及膜技术用于电解冶金领域，具体说是一种钴电解复合隔膜及其制备方法。
背景技术：
在电解冶金生产实践中，需要电极隔膜袋把阴阳极分隔开来。隔膜袋内的电解液液面需高于电解槽中的电解液液面并保持一定的液位差，同时要求隔膜各点的孔径、孔隙率、透液速率应保持一致，以使金属能均匀的沉积在阴极板上。这就要求电极隔膜袋具有合适的孔径、孔隙率和确定的透液速率。由于电解液为酸性溶液并保持一定温度，隔膜袋需具有耐酸、耐温性能。在采用CoCl2溶液电积钴的生产过程中，还会有Cl2释放。因而还需要阴极隔膜袋具有较好的抗Cl2性能。
目前，国内企业主要采用涤纶滤布制作电极隔膜袋，用抽真空的方式保持液位差并排除Cl2。但因涤纶滤布的孔径、孔隙率和透液速率等性能难以满足生产要求。而且涤纶材质的抗Cl2性能亦较差，使用寿命短，需频繁更换。因其密度低，要保持要求的液位差和排除Cl2，就需要大功率的抽真空设施，使能耗较高，而且排Cl2效果亦不理想，往往使Cl2泄漏于生产环境中，造成严重污染和损害生产操作人员健康。
发明内容
本发明的目的是提供一种将工业滤布和膜技术相结合，以工业滤布作为基材，采用相转化法在工业滤布上复合微孔膜以制备高效、节能、耐用、物化性能稳定的钴电解复合隔膜及其制备方法。
本发明的目的是这样实现的一种钴电解复合隔膜，其特征在于选择与膜材料复合性能良好、孔隙均匀、厚度均匀的工业滤布作为基材，由下列组分材料及配比制成铸膜液，采用相转化法在工业滤布基材的一面或两面形成微孔膜，再经后处理加工制成电极隔膜袋；制备微孔膜的各组分材料及配比为A、第一组分聚合物在钴电解液中物理化学性能稳定的聚合物，如聚偏氟乙烯，聚砜，聚醚砜，聚芳砜，聚丙烯晴及其共聚物，聚氯乙烯及其共聚物。第一组分聚合物占铸膜液重量的5％-20％。
B、第二组分聚合物在钴电解液中物理化学性能稳定的聚合物，包括醋酸纤维素及其衍生物，聚砜及其衍生物，聚醚砜，聚芳砜，聚丙烯晴及其共聚物，聚氯乙烯及其共聚物或衍生物，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙二醇。第二聚合物占铸膜液重量的0.0％-10％。
C、溶剂能溶解第一组分聚合物，如环己酮，丁酮，四氢呋喃，二氯甲烷，三氯甲烷，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二乙基甲酰胺，二甲基亚砜，甲基吡咯烷酮，邻苯二甲酸二乙酯，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异癸酯，乙二醇独甲醚。溶剂占铸膜液重量的45％-90％。
D、非溶剂能与溶剂混溶，如甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁醇，异丁醇，丙酮，丁酮，乙二醇独甲醚，二甲基亚砜，乙二醇乙醚醋酸酯，水。非溶剂占铸膜液重量的5％-35％。
E、添加剂能起成孔、增溶或调节作用，如甲基纤维素，乙基纤维素，羟乙基纤维素，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙二醇，乙二醇乙醚醋酸酯，邻苯二甲酸二乙酯，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异癸酯，氯化锌，氯化锂，氯化钠，氯化钙，氯化钴，硝酸钙，硝酸钠，水。添加剂占铸膜液重量的0.0％-10％。
上述钴电解复合隔膜的制备方法包括以下步骤A、制备铸膜液将溶剂、第一组分聚合物、非溶剂、按配比混合，加热搅拌至完全溶解后过滤，静置脱泡；B、成膜在环境温度为15℃-35℃，环境湿度为30％-60％，铸膜液温度为30℃-75℃条件下，采用浸涂加辊压或刮涂方式在工业滤布基材上成膜；C、蒸发在环境温度为15℃-35℃，环境湿度为30％-60％条件下，蒸发0.1分钟-60分钟。
D、相转化将由上述步骤(2)和(3)所得的膜浸入非溶剂-溶剂浴中，其中溶剂占非溶剂重量的0％-30％。
E、热处理将经步骤(4)的膜在60℃-250℃温度下处理1分钟-60分钟。
通过对本发明电极隔膜的性能测试和试用证明其在钴电解沉积生产过程中的物理化学性能稳定，耐酸、耐Cl2；使用寿命长，达到和超过半年；无氯气泄漏；孔径、透液速率和过滤精度满足电积钴生产要求。
表1
按聚砜12wt.％，二甲基甲酰胺58wt.％，二甲基亚砜29wt.％，聚乙烯吡咯烷酮1wt.％的配比，将各组分混合后，加热搅拌至完全溶解，保温静置脱泡；在环境温度25℃、湿度30％、铸膜液温度50℃条件下，采用浸涂加辊压的方式在工业滤布上复膜，蒸发10分钟，浸入水中相转化，在150-180℃下烘干10分钟。按聚砜12wt.％，二甲基甲酰胺58wt.％，二甲基亚砜29wt.％，聚乙烯吡咯烷酮1wt.％的配比，将各组分混合后，加热搅拌至完全溶解，保温静置脱泡，在环境温度35℃、湿度60％、铸膜液温度75℃条件下，采用刮涂的方式在工业滤布上复膜，蒸发0.1分钟，浸入水中相转化，在50-100℃下烘干60分钟。按聚砜12wt.％，二甲基甲酰胺58wt.％，二甲基亚砜29wt.％，聚乙烯吡咯烷酮1wt.％的配比，将各组分混合后，加热搅拌至完全溶解，保温静置脱泡，在环境温度15℃、湿度30％、铸膜液温度30℃条件下，采用浸涂加辊压的方式在工业滤布上复膜，蒸发60分钟，浸入水中相转化，在200℃-250℃下烘干1分钟。按聚砜5wt.％，聚醚砜10wt.％，二甲基甲酰胺90wt.％，聚乙烯吡咯烷酮1wt.％的配比，将各组分混合后，加热搅拌至完全溶解，保温静置脱泡，在环境温度25℃、湿度50％、铸膜液温度50℃条件下，采用刮涂的方式在工业滤布上复膜，蒸发6分钟，浸入水∶二甲基甲酰胺＝70∶30的相转化浴中相转化，在150℃-180℃下烘干10分钟。按聚砜20wt.％，二甲基甲酰胺45wt.％，二甲基亚砜34wt.％，聚乙烯吡咯烷酮1wt.％的配比，将各组分混合后，加热搅拌至完全溶解，保温静置脱泡，在环境温度25℃、湿度50％、铸膜液温度75℃条件下，采用刮涂的方式在工业滤布上复膜，蒸发1分钟，浸入水中相转化，在150℃-180℃下烘干10分钟。6按聚砜12wt.％，二甲基甲酰胺82wt.％，水5wt.％、聚乙烯基吡咯烷酮1wt.％的配比，将各组分混合后，加热搅拌至完全溶解，保温静置脱泡，在环境温度30℃、湿度40％、铸膜液温度75℃条件下，采用浸涂加辊压的方式在工业滤布上复膜，蒸发10分钟，浸入水中相转化，在150℃-180℃下烘干10分钟。
权利要求
1.一种钴电解复合隔膜，其特征在于选择与膜材料复合性能良好、孔隙均匀、厚度均匀的工业滤布作为基材，由下列组分材料及配比制成铸膜液，采用相转化法在工业滤布基材的一面或两面形成微孔膜，再经后处理加工制成电极隔膜袋；制备微孔膜的各组分材料及配比为A、第一组分聚合物在钴电解液中物理化学性能稳定的聚合物，如聚偏氟乙烯，聚砜，聚醚砜，聚芳砜，聚丙烯晴及其共聚物，聚氯乙烯及其共聚物。第一组分聚合物占铸膜液重量的5％-20％。B、第二组分聚合物在钴电解液中物理化学性能稳定的聚合物，包括醋酸纤维素及其衍生物，聚砜及其衍生物，聚醚砜，聚芳砜，聚丙烯晴及其共聚物，聚氯乙烯及其共聚物或衍生物，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙二醇。第二聚合物占铸膜液重量的0.0％-10％。C、溶剂能溶解第一组分聚合物，占铸膜液重量的45％-90％。D、非溶剂能与溶剂混溶，占铸膜液重量的5％-35％。E、添加剂能起成孔、增溶或调节作用，占铸膜液重量的0.0％-10％。
2.根据权利要求1所述的一种电极复合隔膜，其特征在于所述的溶剂可以是环己酮，丁酮，四氢呋喃，二氯甲烷，三氯甲烷，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二乙基甲酰胺，二甲基亚砜，甲基吡咯烷酮，邻苯二甲酸二乙酯，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异癸酯，乙二醇独甲醚。
3.根据权利要求1所述的一种电极复合隔膜，其特征在于所述的非溶剂可以是甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁醇，异丁醇，丙酮，丁酮，乙二醇独甲醚，二甲基亚砜，乙二醇乙醚醋酸酯，水。
4.根据权利要求1所述的一种电极复合隔膜，其特征在于所述的添加剂可以是甲基纤维素，乙基纤维素，羟乙基纤维素，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙二醇，乙二醇乙醚醋酸酯，邻苯二甲酸二乙酯，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异癸酯，氯化锌，氯化锂，氯化钠，氯化钙，氯化钴，硝酸钙，硝酸钠，水。
5.一种制备如权利要求1所述的钴电解复合隔膜的方法，其特征在于它包括以下步骤A、制备铸膜液将溶剂、第一组分聚合物、非溶剂、添加剂按配比混合，加热搅拌至完全溶解后过滤，静置脱泡；B、成膜在环境温度为15℃-35℃，环境湿度为30％-60％，铸膜液温度为30℃-75℃条件下，采用浸涂加辊压或刮涂方式在工业滤布基材上成膜；C、蒸发在环境温度为15℃-35℃，环境湿度为30％-60％条件下，蒸发0.1分钟-60分钟。D、相转化将由上述步骤(2)和(3)所得的膜浸入非溶剂-溶剂浴中，其中溶剂占非溶剂重量的0％-30％。E、热处理将经步骤(4)的膜在50℃-250℃温度下处理1分钟-60分钟。
6.根据权利要求5所述的一种制备如权利要求1所述的钴电解复合隔膜的方法，其特征在于在制备铸镆液的材料中还可包括第二组分聚合物。
全文摘要
一种钴电解复合隔膜，其特征在于选择与膜材料复合性能良好、孔隙均匀、厚度均匀的工业滤布作为基材，由第一组分聚合物、第二组分聚合物、溶剂、非溶剂、添加剂制成铸膜液，采用相转化法在工业滤布基材的一面或两面形成微孔膜，再经后处理加工制成电极隔膜袋。本发明在钴电解沉积生产过程中的物理化学性能稳定，耐酸、耐Cl
文档编号C25C7/00GK1548585SQ0312878
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月10日 优先权日2003年5月10日
发明者韩恩硕, 杨惠琳, 安兴才, 王庚平, 刘永聪 申请人:甘肃省膜科学技术研究院