[发明专利]一种均相PVC基阴离子交换膜制备方法

说明书

本发明公开一种均相PVC基阴离子交换膜制备方法。步骤是，将PVC溶解于有机溶剂中形成PVC铸膜液，经超声脱泡，再将铸膜液在增强网格布上涂膜，将膜经过热水箱，去除有机溶剂后制得连续的PVC基膜；将1‑乙烯基咪唑和引发剂配置成均匀单体混合溶液；将PVC基膜在一定条件下进行吸浸单体混合溶液，再将吸浸单体后的PVC基膜进行高温聚合，聚合结束后即得均相PVC基阴离子交换膜。本发明该均相PVC基阴离子交换膜的制备方法，通过活性乙烯基聚合形成PVC分子链的交联结构，使膜具有较低膜电阻，强度高，尺寸稳定性好，且制膜工艺简单，可连续成卷生产，同时避免了剧毒氯甲醚使用，且PVC原料价格低廉且容易得到。

技术领域

本发明涉及阴离子交换膜技术领域，特别是涉及一种均相PVC基阴离子交换膜制备方法。

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。

中国专利201510347434.6公布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，该方法是采用双螺杆挤出成膜，在膜双面粘附网格布，经四辊压延生产成卷聚氯乙烯半均相离子交换膜。该方法前期的离子交换膜树脂粉采用PVC含浸单体，含浸不均匀，具有一定的局限性；另加工温度高，PVC和功能性离子容易发生降解，尤其是PVC半均相阴离子交换膜；

中国专利201610726919.8公布的一种PVC基均相阴离子交换膜及制备方法，该方法是采用聚氯乙烯、NaN3、催化剂与溶剂混合并反应，得到PVC-N3接枝聚合物溶液；将PVC-N3接枝聚合物溶液、溴化亚铜、五甲基二乙烯三胺和炔类化合物混合并反应，得到中间体聚合物，将中间体聚合物、碘甲烷和溶剂混合并反应，得到PVC基聚合物；再将PVC基聚合物溶解在有机溶剂中，配置成铸膜液并进行刮膜，去除有机溶剂后即得PVC均相阴离子交换膜；该方法制备的均相阴离子交换膜没有交联结构，膜的溶胀会比较大，而且制备工艺较复杂。

日本德山曹达公司采用涂浆法来制造离子交换膜，如将苯乙烯、二乙烯苯、聚氯乙烯粉末、引发剂等，按比例混和、搅拌制浆、涂浆、热压、聚合，先制得基膜，再功能基化之后而得阳离子交换膜和阴离子交换膜(参见田中良修著，葛道才、任庆春译，《离子交换膜基本原理及应用》，第8-9页，化学工业出版社，2010年出版)。该方法制得的离子交换膜实质为半均相离子交换膜。

文献“电渗析用季铵化聚氯乙烯均相阴离子交换膜的制备”报道了以1-甲基咪唑作为亲核的季胺化试剂对聚氯乙烯进行一步法改性，制备出均相聚氯乙烯基阴离子交换膜，该膜同样存在溶胀问题，因其没有交联的网络结构，文献还报道该膜的最低电阻为14.1Ω·cm²，在电渗析过程中仍然存在较大的能耗。

中国专利201110004257.0，中国专利94106397.6，中国专利201510002532.3均是采用基膜浸吸法制备离子交换膜，即基膜浸吸法通常利用惰性聚合物基膜来浸吸单体，然后聚合、成膜、功能基化，典型的例子是用聚烯类基膜浸吸苯乙烯/二乙烯基苯单体和引发剂，通过热压、聚合、磺化或者氯甲基/季胺化来分别制备阳离子交换膜或阴离子交换膜。该方法需要采用强致癌物氯甲醚进行氯甲基化，该膜的本质上还是半均相离子交换膜，而非均相离子交换膜。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种均相PVC基阴离子交换膜制备方法，使PVC分子链中的部分氯原子与1-乙烯基咪唑反应，使PVC分子链带有功能性基团季铵离子，再将吸浸单体后的PVC基膜进行高温聚合，聚合结束后即得均相PVC基阴离子交换膜。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

本发明的一种均相PVC基阴离子交换膜制备方法，包括步骤：