一种离子交换膜的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种离子交换膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]离子交换膜在工业上被用于许多领域，如作为制盐、食品领域的脱盐工序等中利用的电渗析用膜，作为燃料电池的电解质膜，或者作为钢铁业等中用于从生成的含金属离子的酸中回收酸的扩散透析用膜等。不同结构、不同方法制造的离子交换膜在离子选择性、交换容量、电阻、渗水性以及化学和机械稳定性方面存在明显的差异，并且在化工分离领域，离子交换膜的应用过程中普遍存在“跑料”和“逃水”的问题，根据唐南平衡理论和扩散作用定律，当离子交换膜两侧浓度不同的溶液接触时，必然会发生电解质离子从高浓度侧向低浓度侧扩散渗析，同时又有水从低浓度侧向高浓度侧的自然扩散渗透。这就是所谓的“跑料”和“逃水”现象问题，跑料损失产品，在EDI装置中则不能制得超纯水，逃水增加处理的能耗。并且在电渗析浓缩过程中不能制得高浓度的电解质液体，而且，离子交换树脂由于具有大量的离子交换基团，当浸渍于电解质水溶液时，容易发生溶胀，会使离子交换膜产生强度下降、形态变化。另外，传统的离子交换膜制作工艺只能压延生产出厚度在
0.42 ± 0.04mm (干态)，宽度不超过1600mm的膜材制品，使其应用存在局限性。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的是为了提供一种膜成品致密性高，盐扩散系数小和压力透水性小，同时其采用4辊压延可以做到膜材制品厚度达到0.05mm,同时宽度可以达到3600mm的一种离子交换膜的制备方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0005]—种离子交换膜的制备方法，特征在于:
[0006]I)其原料组分及重量份为:
[0007]阴离子/阳离子树脂5500份?6500份，聚乙烯1400份?1550份，聚异丁烯450份?490份，引发剂30份?65份，交联剂30份?180份，偶联剂60份?200份，抗氧化剂5份?15份，润滑剂60份?100份，脱模剂60份?90份，颜料5份?12份；
[0008]所述聚乙烯为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线状低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯的一种或多种混合物；或为相对于乙烯单元包含4摩尔％以下比例的丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯等α-烯烃单元的共聚物；
[0009]2)其制造方法包括如下步骤:
[0010]第一步，将高压聚乙烯、聚异丁烯、偶联剂、抗氧化剂、引发剂、颜料按比例集中有序的投入到高速混合搅拌机，在常温下进行充分均匀地混合，然后由电脑自动秤配料系统按设定的比例集中有序的加入润滑剂、脱膜剂、阴离子/阳离子树脂；
[0011]第二步，混合物料由管道输送到密炼机，在密闭的混炼室内通过加热装置，加温到180°C到200°C左右，通过密炼机中转子的转动，使得混合物料得到充分地混合塑炼，形成有一定韧性的团状体；
[0012]第三步，充分混合塑炼的团状体物料，经由机械压力经管道被输送到一组开放式空腔辊筒，开放式空腔辊筒通过加热介质保持180°C左右的温度，并通过辊筒间的差速和辊隙调节，对物料进行强烈的挤压和剪切，使混合物料进一步得到塑炼；
[0013]第四步，在一次开炼辊筒上的混合物料通过切割装置进行切割，并通过皮带输送到压滤机，压滤机的机筒和模头通过加热介质保持180°C左右的温度，并通过螺杆、滤网、模头进行连续过滤挤出，产生不含杂质的，连续供应的柱状物料；
[0014]第五步，柱状物料通过皮带输送到二次开炼的辊筒上进行精炼，二次开炼辊筒上的物料通过切割装置被切割并剥离成所需膜材大小，然后输送到4辊压延装置上，通过加热介质分别将4个辊筒恒定在200°C到160°C之间，压辊之间的间隙可以数字调节，从而可以压延出不同厚度的膜材，膜材通过牵引辊被剥离并传输出去，并嵌入两层网布之间，再送入压机热压；最后冷却、定型、收卷。
[0015]优选地，上述的一种离子交换膜的制备方法，其中所述引发剂为有机过氧化物系聚合引发剂，包括过氧化辛酰、过氧化月桂酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、过氧化异丁酸叔丁酯、过氧化月桂酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔己酯、二叔丁基过氧化物，所述交联剂为二乙烯苯，所述偶联剂为有机硅烷类单体，所述脱膜剂是聚四氟乙烯或硅树脂脱膜剂的任意一种，所述润滑剂为硬脂酸钙。
[0016]本发明的有益效果主要体现在:原料交联剂、偶联剂在压机中，因温度增加，促使引发剂产生游离基使交联剂和高分子粘结剂、偶联剂与阴离子/阳离子树脂反应，使线性高分子材料形成网状结构，高分子聚合物粘结材料本身交联外，还与离子交换树脂产生交联或偶联作用，使膜形成立体网状结构，尤其是两者的接触面上条条拉紧，减少间隙的形成解决了传统异相离子交换膜选择性差，透水率大和寿命短的缺点，提高了离子交换膜的使用性能；另外，本发明采用的生产工艺(4辊压延)可以做到成型膜材厚度达到0.05mm,同时宽度可以达到3600mm。
【具体实施方式】
[0017]为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解和认识，用以较佳的实施例配合详细的说明，说明如下:
[0018]—种离子交换膜的制备方法，特征在于:
[0019]I)其原料组分及重量份为:
[0020]阴离子/阳离子树脂5500份?6500份，聚乙烯1400份?1550份，聚异丁烯450份?490份，引发剂30份?65份，交联剂30份?180份，偶联剂60份?200份，抗氧化剂5份?15份，润滑剂60份?100份，脱模剂60份?90份，颜料5份?12份；
[0021]所述聚乙烯为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线状低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯的一种或多种混合物；或为相对于乙烯单元包含4摩尔％以下比例的丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯等α-烯烃单元的共聚物；
[0022]2)其制造方法包括如下步骤:
[0023]第一步，将高压聚乙烯、聚异丁烯、偶联剂、抗氧化剂、引发剂、颜料按比例集中有序的投入到高速混合搅拌机，在常温下进行充分均匀地混合，然后由电脑自动秤配料系统按设定的比例集中有序