用于制造离子交换膜的方法
【专利说明】用于制造离子交换膜的方法
[0001] 相关申请 本申请根据35 use 119要求2012年9月7日提交的美国临时申请号61/698, 210的 权益和优先权，其通过引用结合到本文。 发明领域
[0002] 本发明总的设及用于制造膜（membrane)的方法，更具体地，本发明设及用于制备 离子交换膜的连续方法。
[000引发明背景 美国专利号5, 264, 125 (使用非可聚合的高沸点溶剂制造连续负载的离子选择性膜的 方法）描述了一种用于制备负载的离子交换膜的连续方法。所述方法包括形成基材和在基 材每一面上的柔性薄膜（film)的连续夹层。薄膜延伸越过基材的侧边缘。将薄膜的边缘 密封在一起，W形成含有基材的口袋。随后，在一对挤压漉之间拉该夹层。将液体加入挤压 漉之上的口袋，W在挤压漉之上和在薄膜之间形成液体池。液体湿润基材并且填充基材中 的孔，随后夹层通过挤压漉。夹层从挤压漉通过一组用于固化液体的装置，例如加热器。液 体中的可聚合的组分聚合，从而形成加强的聚合物片材。夹层连续通过一组除去夹层边缘 密封的刀并且通过一对从聚合物片材除去薄膜的漉。聚合物片材随后准备好可用作离子交 换膜。
[0004] 在上述方法中，生产速率为所需固化时间和固化区域长度的函数。由于提高固化 区域长度昂贵，已作出一些努力来通过提供更快的反应而提高生产速率，例如通过使用更 加活性的催化剂或更高的固化温度来提高反应速率。
[000引发明概述 在一种制备膜的方法中，多个膜基材各自被可固化液体混合物润湿，W形成膜前体。膜 前体与多个薄膜W堆叠排列，使得每一对膜前体通过至少一个薄膜分隔。堆叠移动通过固 化区域，W将膜前体转化为膜。随后，将膜与薄膜分离。可制备可在薄膜之间形成的任何类 型的膜。然而，本文描述的方法主要用于制备离子交换膜。
[0006] 在本说明书中描述的用于制备膜的设备包含至少两个基材进料装置，至少=个薄 膜进料装置，一个或多个可固化液体混合物的供应，固化区域，和任选地，堆叠分离区域。进 料装置设置用于向设备的其余部分进料一组材料，所述材料包含在两个基材之间排列的薄 膜。
[0007] 通过在共同的生产线中W固化堆叠中的两个或更多个膜前体，所述方法和设备允 许同时制备两个或更多个膜。使用相同或不同的可固化液体混合物W及相同或不同的基 材，可同时制备两个或更多个膜。在一些情况下，所述方法和设备可降低生产的每单位面积 膜所需的固化能。可修改现有的膜制造生产线，W允许同时生产两个或更多个膜。
[000引附图简述 图1为堆叠的端视图，其中两个膜或膜前体通过薄膜分隔。
[0009] 图2为用于制造膜的设备的示意图。
[0010] 图3为大体如在图2中的设备的示意图，但是经修改，w制备复合或双极膜。
[0011] 发明详述 除非上下文明确说明另外的情况，否则单数形式"一个"、"一"和"该"包括复数个对象。 引用相同特征的所有范围的端点可独立地组合并且包括引用的端点。所有参考文献通过引 用结合到本文中。
[0012] 与量结合使用的修饰语"约"包括陈述的值，并且具有上下文指示的含义（例如， 包括与具体量的测量相关的公差范围）。
[0013] "任选的"或"任选地"指随后描述的事件或情况可能发生或者可能不发生，或者随 后指定的材料可能存在或者可能不存在，并且该描述包括其中事件或情况发生或者其中材 料存在的情况，W及其中事件或情况不发生或者材料不存在的情况。
[0014] 术语"包含"、"包含"、"包括"、"包括"、"具有"、"具有"、"含有"、"含有"或其任何 其它变体，旨在涵盖非排他的包括。例如，包含一要素列表的过程、方法、制品或设备不必然 仅限于那些要素，而是可包括未明确列举的或该样的过程、方法、制品或设备固有的其它要 素。
[0015] 图1显示堆叠10的端视图，其中两个膜20或膜前体22 (取决于堆叠10是否已固 化）通过薄膜30(或称为分隔片材或包封片材）分隔。在图1的实例中，一个薄膜3化被 两个膜20或膜前体22共享。或者，在一对膜20或膜前体22之间可存在两个或更多个薄 膜，例如在薄膜3化的位置。在堆叠10的顶部和底部提供另外的薄膜30a，30c。堆叠10的 模式还可重复，W包括多于两个膜20或膜前体22。
[0016] 图1不是按比例绘制。特别是，堆叠10的高度已被放大，W更清楚地显示其不同 的层。堆叠的高度为最多几毫米左右，而堆叠10的宽度可为数十厘米左右。堆叠10的长 度（未显示）可为数十或数百米或更多，任选地，多个堆叠10可接合在一起。虽然堆叠10 具有有限的长度，但是经过一些时间段，例如一小时或更多，堆叠10或其组分可通过一些 或所有的制造设备而没有终止。因此，堆叠10可认为是无限长度，并且所述方法的各方面 可描述为连续的，即使该过程可能需要不时地中断，例如W提供另外量的用于形成堆叠10 的材料。
[0017] 堆叠10在图1中显示，其中其各层水平取向并且在彼此之上或之下堆叠。然而， 堆叠10还可W其它取向存在。例如，各层可垂直取向并且肩并肩堆叠，或者各层可在有角 度的斜面上取向。
[0018] 示于图1的堆叠10具有越过膜20或膜前体22延伸的薄膜30,并且在堆叠10的 边缘处在密封区域12处结合在一起。或者，薄膜30可越过膜20或膜前体22延伸，但是不 彼此密封。此外，堆叠10可具有越过膜20或膜前体22延伸至较低程度或不延伸的薄膜 30。例如，在W下描述的制造方法接近结束时，可从堆叠10切割薄膜30的一些或所有的延 伸部分。
[0019] 图2为用于制造膜的设备90的示意图。第一基材进料器100和第二基材进料器 120将基材112的片材进料至设备90的其余部分。例如，基材112可在基材进料器100,120 中的漉上提供。基材进料器100,120可为被动的，对退卷施加阻力，或者施加动力W促进退 卷，与设备90的其它元件组合来按需提供期望的线速度和张力。在图2的实例中，每一个 基材进料器100,120提供一定量的相同的基材112。任选地，基材进料器100,120中的一个 可提供不同的基材。任选地，可提供更多的进料器和基材。进一步任选地，任何基材进料器 100,120可提供许多可烙合在一起的基材112。
[0020] 进料区域100还包括=个薄膜进料器140。每一个薄膜进料器140向设备90的其 余部分进料薄膜30的片材。例如，薄膜30可在薄膜进料器140中的漉上提供。薄膜进料 器140可为被动的，对退卷施加阻力，或者施加动力W促进退卷，与设备90的其它元件组合 来按需提供期望的线速度和张力。在图2的实例中，每一个薄膜进料器140提供一定量的 相同的薄膜30。任选地，一个或多个薄膜进料器140可提供不同的薄膜。进一步任选地，可 提供更多的进料器和薄膜。例如，可在两个基材112之间或在一个或多个另外的基材112 周围提供另外的薄膜30。进一步任选地，任何进料器140可同样提供许多薄膜。
[0021] 排列基材进料器100,120和薄膜进料器140,使得薄膜30在基材112的两个片材 之间和在基材112的两个片材之外进料。所得到的基材112和薄膜30的排列与它们的相 应的纵向中线一起行进，基本上在单一平面中移动。通过经过一个或多个装置例如漉、带或 导杆（未显示），基材112和薄膜30可相对于彼此进入期望的间隔或对准。
[0022] 基材112和薄膜30任选通过边缘密封装置130。在边缘密封装置130中，将两个 或更多个薄膜30的边缘密封在一起，优选越过位于薄膜30之间的基材112的边缘。两个 或更多个薄膜的边缘可密封在一