一種陰離子交換膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陰離子交換膜的制備方法，步驟如下：（1）膜液調(diào)配：將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯兩種單體與交聯(lián)劑、引發(fā)劑和有機溶劑混合，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液；（2）膜液吸附：以無紡布為基材，將基材浸沒入步驟（1）制得的膜液中，含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，排除基材與薄膜之間可能存在的氣泡，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；（3）熱聚合處理：將步驟（2）制得的復(fù)合體置于60℃-140℃溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)完成后，剝離兩片薄膜后就得到了陰離子交換膜。該法制得的陰離子交換膜膜面電阻低，遷移數(shù)高，具有較高的選擇性。
【專利說明】一種陰離子交換膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陰離子交換膜的制備方法，具體涉及一種以廉價無紡布作為多孔基材制作陰離子交換膜的方法，該陰離子交換膜適用于電滲析過程。
【背景技術(shù)】
[0002]電滲析是一種新興的膜法分離技術(shù)，在天然水淡化、海水濃縮制鹽、廢水處理等方面起著重要的作用，已經(jīng)成為一種較為成熟的水處理方法。電滲析器由隔板、離子交換膜、電極、夾緊裝置等主要部件組成。離子交換膜因具有荷電基團而對離子具有選擇透過性，可以有效地實現(xiàn)離子的分離與濃縮。
[0003]這種離子交換膜是以基材為支撐將帶電聚合物涂抹或填充，由此保持一定的膜強度和形狀穩(wěn)定性。
[0004]文獻號為S35-13009的日本專利文件中描述了一種膠乳法生產(chǎn)苯乙烯-丁二烯離子交換膜的方法，該方法是將玻璃纖維布浸在丁苯橡膠乳液中后取出烘干得到薄膜，將該薄膜浸在四氯化鈦中使其交聯(lián)和環(huán)化，并用甲醇洗滌；干燥后依次進行氯甲基化、洗滌、胺化和再洗滌后獲得陰離子交換膜。
[0005]文獻號為S32-6387的日本專利文件描述了一種塊狀聚合法生產(chǎn)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物薄膜的方法，該方法首先將苯乙烯單體在氮氣中部分地聚合，然后將二乙烯苯、鄰苯二甲酸二甲酯(增塑劑)和過氧化苯甲酰加到部分聚合的線性聚合物溶液中混合均勻；將該溶液通入一個充氮的長方形容器中并使其聚合和交聯(lián)，得到塊狀聚合物；用切割機將聚合物塊切成薄膜并用乙醇將薄膜中的增塑劑提取出來；將薄膜氯甲基化和胺化，得到陰離子交換膜。
[0006]文獻號為S39-27861的日本專利文件描述了一種涂漿法生產(chǎn)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物薄膜的方法，該方法首先將聚氯乙烯粉末加到由苯乙烯、二乙烯苯、鄰苯二甲酸二辛脂和過氧化苯甲酰組成的單體混合物中制成漿液；該漿液通過特制的膜合成設(shè)備涂抹在聚氯乙烯網(wǎng)布上，后置于密閉反應(yīng)器中進行聚合反應(yīng)獲得基膜；將基膜氯甲基化和胺化制得陰離子交換膜。
[0007]文獻號為US3，247，133美國專利文件中公開了一種輻照接枝聚合法制備陰離子交換膜的方法，該方法是將聚乙烯薄膜浸在乙烯基吡啶單體中，接著將整個系統(tǒng)置于Co-60源處輻照；然后將薄膜從單體中取出，用水洗滌出去未聚合和均聚的單體并干燥；后浸潤于鹽酸溶液中，用水洗滌后獲得吡啶鹽類陰離子交換膜。
[0008]文獻號為W02010/013861的專利文件中描述了一種陰離子交換復(fù)合膜，其通過用苯乙烯類單體、乙烯基苯類單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑浸潰多孔膜來制備，在聚合后，通過引入銨離子使所得的交聯(lián)聚合物官能化。
[0009]以上方法均需要兩步以上反應(yīng)獲得所需要的陰離子交換膜，制備過程繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的是提供一種制作方便、工藝簡單的陰離子交換膜的制備方法。
[0011]本發(fā)明采用包含以下步驟的制備方法來達(dá)到本發(fā)明的目的:
(1)膜液調(diào)配:將摩爾比為1:0.3-4的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯兩種單體與交聯(lián)劑、引發(fā)劑和有機溶劑混合，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液；
(2)膜液吸附:以無紡布為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，排除基材與薄膜之間可能存在的氣泡，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；
(3)熱聚合處理:將步驟(2)制得的復(fù)合體置于60°C_140°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)完成后，剝離兩片薄膜后就得到了陰離子交換膜。
[0012]所述交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯或/和二乙烯基苯，交聯(lián)劑的摩爾量與兩種單體總摩爾量的比值為1:3-5。
[0013]所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，引發(fā)劑的摩爾量與兩種單體和交聯(lián)劑摩爾量之和的比值為 0.5-1.5:100。
[0014]所述有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮和異丙醇；N-甲基吡咯烷酮的質(zhì)量與兩種單體和交聯(lián)劑質(zhì)量之和的比值為3-10:100，異丙醇的質(zhì)量與兩單體和交聯(lián)劑質(zhì)量之和的比值為20-35:100。
[0015]所述基材為聚烯烴或聚酰胺無紡布；所述基材厚度為80 μ m-180 μ m,孔隙率為30%-70%，孔徑為 0.1 μ m-2 μ m。
[0016]所述基材為聚丙烯或尼龍66無紡布。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點在于:該方法制作方便、工藝簡單、使用廉價的無紡布作為基材，成本低廉；該方法制備的陰離子交換膜具有高機械強度、高尺寸穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異特性；膜片較薄、厚度均一，膜面電阻低、選擇性高，適用于電滲析過程。
【具體實施方式】
[0018]以下通過實施例進一步說明本發(fā)明技術(shù)方案，這些實施例僅是用來詳細(xì)展現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及其可實施性，并不是對本發(fā)明保護范圍的限制，利用本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思做出的等效替換和變通仍然在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0019]以下實施例中涉及的原料包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(TMAEMAC)，其含量為79% ;甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)，其含量為99.5% ;二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)，其含量為99% ;二乙烯基苯(DVB)，其含量為80% ； N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其含量為99% ;偶氮二異丁腈(AIBN)，其含量為99% ;異丙醇(IPA)，其含量為99.7% ;實施例中涉及的多孔基材包括聚丙烯無紡布和尼龍66無紡布。上述原料和基材均為市售產(chǎn)品。
[0020]實施例1
(I)膜液調(diào)配:將0.0930g偶氮二異丁腈充分溶于0.6230g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入8.8567g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、1.7809g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、2.2566g 二甲基丙烯酸乙二醇酯和3.2967g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0021](2)膜液吸附:以孔徑為0.6 μ m、孔隙率為50%、厚度為100 μ m的聚丙烯無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0022](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于80°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件5小時后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0023]實施例2
(I)膜液調(diào)配:將0.0925g偶氮二異丁腈充分溶于0.631 Ig N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入8.8453g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、1.7785g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、1.8345g 二乙烯基苯和3.1556g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0024](2)膜液吸附:以孔徑為I μ m、孔隙率為55%、厚度為112 μ m的聚丙烯無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0025](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于100°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件I小時后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0026]實施例3
(I)膜液調(diào)配:將0.0923g偶氮二異丁腈充分溶于0.5058g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入8.8421g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、1.7711g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、1.1191g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.9120g 二乙烯基苯和3.1653g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0027](2)膜液吸附:以孔徑為0.45 μ m、孔隙率為45%、厚度為115 μ m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0028](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于120°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件45分鐘后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0029]實施例4
(I)膜液調(diào)配:將0.0925g偶氮二異丁腈充分溶于0.6322g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入8.8413g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、1.7701g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、
1.1197g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.9121g 二乙烯基苯和3.1753g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0030](2)膜液吸附:以孔徑為0.45 μ m、孔隙率為45%、厚度為115 μ m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0031](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于120°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件45分鐘后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0032]實施例5
(I)膜液調(diào)配:將0.1105g偶氮二異丁腈充分溶于0.7232g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入8.8519g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、3.4309g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、1.2827g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、1.1997g 二乙烯基苯和3.6179g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0033](2)膜液吸附:以孔徑為0.45 μ m、孔隙率為45%、厚度為115 μ m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0034](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于110°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件I小時后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0035]實施例6
(I)膜液調(diào)配:將0.1045g偶氮二異丁腈充分溶于0.6451g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入6.6219g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、3.9810g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、1.2611g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、1.0269g 二乙烯基苯和3.2309g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0036](2)膜液吸附:以孔徑為0.35 μ m、孔隙率為60%、厚度為105 μ m的尼龍66無紡布
作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0037](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于60°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件12小時后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0038]實施例7
(I)膜液調(diào)配:將0.1109g偶氮二異丁腈充分溶于0.6719g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入5.5346g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、5.5321g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、1.3927g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、1.1397g 二乙烯基苯和3.4158g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0039](2)膜液吸附:以孔徑為0.35 μ m、孔隙率為60%、厚度為105 μ m的尼龍66無紡布
作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0040](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于60°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件12小時后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0041]實施例8
(I)膜液調(diào)配:將0.1389g偶氮二異丁腈充分溶于0.7719g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入4.4235g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、7.9659g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、1.6828g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、1.3692g 二乙烯基苯和3.8592g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0042](2)膜液吸附:以孔徑為0.35 u m、孔隙率為60%、厚度為105 U m的尼龍66無紡布
作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0043](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于140°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件25分鐘后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0044]實施例9
(I)膜液調(diào)配:將0.1378g偶氮二異丁腈充分溶于0.7725g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入4.4239g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、7.9661g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、
1.6835g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、1.3695g 二乙烯基苯和4.6313g異丙醇，制得膜液。
[0045](2)膜液吸附:以孔徑為1.15iim、孔隙率為55%、厚度為155 y m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0046](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于140°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件25分鐘后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0047]實施例10
(I)膜液調(diào)配:將0.1012g偶氮二異丁腈充分溶于0.6419g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入6.6399g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、3.9712g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、1.8892g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.5211g 二乙烯基苯和3.2692g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0048](2)膜液吸附:以孔徑為1.15iim、孔隙率為55%、厚度為155 y m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0049](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于120°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件45分鐘后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。[0050]實施例11
(I)膜液調(diào)配:將0.1112g偶氮二異丁腈充分溶于0.7201g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入8.8512g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、3.1907g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、
2.1023g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.5561g 二乙烯基苯和3.6579g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0051](2)膜液吸附:以孔徑為1.15 μ m、孔隙率為55%、厚度為155 μ m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0052](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于120°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件45分鐘后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0053]實施例12
(I)膜液調(diào)配:將0.1098g偶氮二異丁腈充分溶于0.6721g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入5.5367g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、5.5901g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、
2.2137g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.5720g 二乙烯基苯和3.4519g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0054](2)膜液吸附:以孔徑為0.45 μ m、孔隙率為45%、厚度為165 μ m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0055](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于100°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件I小時后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0056]實施例13
(I)膜液調(diào)配:將0.0797g偶氮二異丁腈充分溶于0.5325g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入6.6465g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、2.3921g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、
1.1003g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.8321g 二乙烯基苯和2.7235g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0057](2)膜液吸附:以孔徑為0.45 μ m、孔隙率為45%、厚度為165 μ m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0058](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于100°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件I小時后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0059]實施例14
(I)膜液調(diào)配:將0.0835g偶氮二異丁腈充分溶于0.5289g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入6.6307g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、2.3912g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、
0.5153g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、1.2531g 二乙烯基苯和2.7513g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0060](2)膜液吸附:以孔徑為0.45 μ m、孔隙率為45%、厚度為165 μ m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0061](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于120°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件45分鐘后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0062]實施例15
(I)膜液調(diào)配:將0.1Ollg偶氮二異丁腈充分溶于0.6281g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入6.6401g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、3.9710g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、
0.6298g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、1.5511g 二乙烯基苯和2.7513g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0063](2)膜液吸附:以孔徑為0.8 μ m、孔隙率為65%、厚度為125 μ m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0064](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于120°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件45分鐘后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0065]實施例16
(I)膜液調(diào)配:將0.0925g偶氮二異丁腈充分溶于0.5712g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入6.6398g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、3.9810g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、
0.5687g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.4587g 二乙烯基苯和3.0013g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0066](2)膜液吸附:以孔徑為0.8 μ m、孔隙率為65%、厚度為125 μ m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0067](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于130°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件35分鐘后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0068]實施例17
(I)膜液調(diào)配:將0.7105g偶氮二異丁腈充分溶于0.5289g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入8.8512g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、3.1932g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、
2.0221g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.5417g 二乙烯基苯和3.6591g異丙醇，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0069](2)膜液吸附:以孔徑為0.8 ii m、孔隙率為65%、厚度為125 U m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(1)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0070](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于130°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件35分鐘后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0071]實施例18
(I)膜液調(diào)配:將0.1091g偶氮二異丁腈充分溶于0.7001g N-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入8.8415g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、3.1835g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、
0.6801g 二甲基丙烯酸乙二醇酯、1.6521g 二乙烯基苯和3.5561g異丙醇,調(diào)配成均勻溶液，制得膜液。
[0072](2)膜液吸附:以孔徑為0.8 ii m、孔隙率為65%、厚度為125 U m的尼龍66無紡布作為基材，將基材浸沒入步驟(1)制得的膜液中，浸潤30分鐘使其含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體；然后將復(fù)合體夾于兩片玻璃之間并將兩片玻璃的四周密封使復(fù)合體處于密封狀態(tài)；若基材與薄膜之間存在氣泡，密封前則先碾壓薄膜排除基材與薄膜之間的氣泡。
[0073](3)熱聚合處理:將密封后的復(fù)合體置于120°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，保持上述溫度條件45分鐘后，除去兩片玻璃并將兩片薄膜剝離后即得到陰離子交換膜。
[0074]上述實施例中的涉及的基材均剪切成直徑為4.1cm的圓片，聚對苯二甲酸乙二酯薄膜剪切成9cmX 9cm的方片，玻璃割成IOcmX IOcm的方片；僅是為了實驗驗證的方便性和操作的簡便性，并不代表本發(fā)明所述方法不能進行大面積陰離子交換膜的制作，相反的是，在本發(fā)明的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易的就能實現(xiàn)大面積陰離子交換膜的制作，例如可以會采用滾軸的方式實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
[0075]表征離子交換膜性能的兩個重要參數(shù)膜電阻和遷移數(shù)可通過膜電勢測試裝置測量，該測試裝置類似于Heiner Strathmann所著書籍〈〈1n-exchange membrane separationprocesses》(ISBN: 978-0-444-50236-0)中的圖3.17。測試裝置的兩端為金屬電極，離子交換膜放置于裝置的中間，膜兩側(cè)靠近膜處放置了 Ag/AgCl參考電極，離子交換膜的有效膜面積S為7cm2。
[0076]測量膜電阻時，在裝置中注入0.5mol/L的NaCl溶液，通過金屬電極施加50mA直流電流I，測量不放置膜樣時兩參考電極的電位差E2和放置膜樣時兩參考電極的電位差El。膜電阻R的計算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種陰離子交換膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)膜液調(diào)配:將摩爾比為1:0.3-4的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯兩種單體與交聯(lián)劑、引發(fā)劑和有機溶劑混合，調(diào)配成均勻溶液，制得膜液； (2)膜液吸附:以無紡布為基材，將基材浸沒入步驟(I)制得的膜液中，含浸充分后，取出基材并將其放置于兩片聚對苯二甲酸乙二酯薄膜中間，排除基材與薄膜之間可能存在的氣泡，使基材與兩片薄膜形成復(fù)合體； (3)熱聚合處理:將步驟(2)制得的復(fù)合體置于60°C-140°C溫度條件下，使引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)完成后，剝離兩片薄膜后就得到了陰離子交換膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于所述交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯或/和二乙烯基苯，交聯(lián)劑的摩爾量與兩種單體總摩爾量的比值為1:3-5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，引發(fā)劑的摩爾量與兩種單體和交聯(lián)劑摩爾量之和的比值為0.5-1.5:100。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于所述有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮和異丙醇；N-甲基吡咯烷酮的質(zhì)量與兩種單體和交聯(lián)劑質(zhì)量之和的比值為3-10:100，異丙醇的質(zhì)量與兩單體和交聯(lián)劑質(zhì)量之和的比值為20-35:100。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于所述基材為聚烯烴或聚酰胺無紡布；所述基材厚度為80 μ m-180 μ m,孔隙率為30%_70%，孔徑為0.1 μ m-2 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于所述基材為聚丙烯或尼龍66無紡布。
【文檔編號】B01D61/44GK103657448SQ201310749454
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】傅榮強, 王丹 申請人:山東天維膜技術(shù)有限公司