[发明专利]一种增强型复合离子膜的连续性制备方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强型复合离子膜的连续性制备方法及设备，属于离子膜制备技术领 域。

背景技术

氯碱工业中所使用的含氟离子膜大多是两侧含有不同基团的复合膜，阳极侧选用低当 量、低电阻、机械强度高的磺酸基团厚层，阴极侧选用可以提高电流效率的羧酸基团薄层。 不同的薄膜层各尽其责，使得复合膜综合性能提高。

由于制碱用离子膜要在强氧化剂和高温条件下长期运行，优良的机械性能对于增长离子 膜的使用寿命尤为重要。为了进一步提高复合离子膜的耐折性、抗拉性和抗撕裂强度，大量 的工作集中于复合离子膜的增强材料及复合工艺上。专利U.S.P.No 4324606和U.S.P. No4399183公开了一种连续性制备增强型复合离子膜的方法，该方法将预先制备好的磺酸和 羧酸聚合物基膜与增强网布同时放卷进入两块平板加热器之间，采用边界连续抽真空的方法 将增强网布以三明治的方式复合进入两层聚合物薄膜之间。专利U.S.P.No 3770567、U.S.P. No3849243和U.S.P.4021327等分别提到了间歇性制备增强型复合离子膜的方法，是将增强材 料铺在隔离材料上，之后将预先制备好的含氟聚合物单膜或复合膜平铺在增强材料之上，然 后在下部抽真空，将增强材料包埋进入含氟聚合物薄膜一侧。专利U.S.P.No 20020034904A1 涉及到一种采用真空转鼓设备将增强材料包覆在两层预先制备好的含氟聚合物薄膜之间的 连续性增强型复合离子膜的制备方法。另外，还有一些专利，如：U.S.P.No4477321、 U.S.P.2773781和U.S.P.4101395提到了采用热熔的方式制备增强型复合离子膜，是将增强材 料与含氟聚合物基膜叠层在一起后，采用辐照加热的方式将增强材料与复合离子膜基膜融合 在一起。

上述提到的多种增强型复合离子膜的制备方法，其共同点在于聚合物基膜的制备与增强 材料的复合分两步进行，聚合物基膜需要二次受热才能与增强材料复合在一起。不仅设备投 入大、离子膜成型时间长，而且操作复杂，在复合过程中需要解决聚合物基膜展平、受热收 缩、变形等难题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种简单、连续的工艺方法来制备性能优异的增强型 复合离子膜，是对现有离子膜复合成型技术进行改进，从而提高离子膜的力学性能、减少投 资并提高生产速率。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种增强型复合离子膜的连续性制备方法，包括熔融塑化、多层共挤出、放卷、预处理、 复合、冷却、收卷步骤，其特征在于，两种或两种以上含有不同功能基团的含氟聚合物分别 经熔融塑化和多层共挤出后形成的复合离子膜基膜直接与经过放卷和预处理后的增强材料 复合，然后经过冷却、收卷步骤得到增强型复合离子膜。

所述的复合步骤为成型辊-成型副辊压合，增强材料在成型辊的表面与多层共挤出的复 合离子膜基膜贴合后，经过成型辊与成型副辊的对压，即得。优选的，成型辊表面工作温度 为60-200℃；成型副辊表面工作温度为60-200℃或10-50℃。

所述的含氟聚合物是由含氟烯烃、一种或几种含有功能基团的含氟烯单体共聚而成的， 或上述共聚物的混合物；优选的，含氟烯烃选自：四氟乙烯，三氟氯乙烯，三氟乙烯，六氟 丙烯，和/或偏氟乙烯中的一种或几种，更优选的，含氟烯烃选自四氟乙烯。

含有功能基团的含氟烯单体选自如下式(I)、(II)、和/或(III)中的一种或几种：

其中，a，b，c为0～1的整数，但不可同时为零，

d为0～5的整数，

n为0或1，

R_f1，R_f2和R_f3可以分别从全氟烷基或氟氯烷基中选取；优选C1～C10的全氟烷基或氟 氯烷基；

X选自F，Cl，Br，或I；

Y₁，Y₂，Y₃选自SO₂M或COOR，其中：

M选自F或Cl；R选自甲基、乙基或丙基。

所述的含氟聚合物的熔融流动速率为2-40g/10min，优选6-25g/10min；交换容量IEC 值为0.67-1.5mmol/g；所述含氟聚合物在熔融塑化前应在80-140℃下干燥2-6h。

所述的多层共挤出的复合离子膜基膜的总厚度为60-300微米，优选80-160微米。