用于制备膜的工艺制造技术

一种用于制备具有纹理表面轮廓的离子交换膜的工艺，包括步骤(i)和(ii)：(i)按图样将可辐射固化组合物应用至膜上；以及(ii)辐射并因此固化存在于膜上的可辐射固化组合物；其中，可辐射固化组合物包括：a)10‑65wt％的可固化离子化合物，该可固化离子化合物包括一个烯属不饱和基团；b)3‑60wt％的交联剂，该交联剂包括至少两个烯属不饱和基团且具有低于800的数量平均分子量；c)0‑70wt％的惰性溶剂；d)0‑10wt％的自由基引发剂；以及e)0.5‑25wt％的增稠剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及膜、其制备工艺、这种膜在诸如电渗析或反向电渗析中的应用以及可辐射固化组合物。
技术介绍
在反向电渗析(“RED”)中，可通过混合离子浓度不同的两种离子溶液，例如通过混合咸海水和淡水或微咸水，以环境友好的方式产生电。该技术使用包括膜堆的RED单元，其中，所述膜堆具有交替的阳离子和阴离子交换膜和位于所述堆的各端的电极。各阳离子和阴离子交换膜与这些膜之间的间隔一起常被称为“电池”，并且膜堆经常包括许多电池。通常，反向电渗析单元存在经过其中的针对浓离子溶液的第一路径和经过其中的针对稀离子溶液的第二路径。当引入浓离子溶液至第一路径，稀离子溶液至第二路径时，来自第一路径的浓溶液中的溶质透过膜至第二路径中的稀溶液中，而伴随其的是位于膜堆两端的电极间的输出电的产生。在现有膜堆中，透过膜堆的流向通常为正向电流或反向电流。虽然各对膜间因浓度差而产生的电压较低，但是通过增加分离膜堆中两种溶液的、交替的阳离子和阴离子交换膜的数量，该电压得到了提高。虽然电渗析(“ED”)使用的膜堆与RED中使用的膜堆类似，但是在这种情况下，电被应用于位于膜堆各端的电极间以移除一种离子溶液中不需要的离子。例如，ED可用于从咸海水中制备饮用水。上述RED和ED技术都需要包括很多交替设置的阴离子和阳离子交换膜的膜堆。因此，出现了提供阴离子和阳离子交换膜的产业。现有膜堆存在的问题包括其制造成本和日常维护费用。堆中的膜会随着时间的发展变脏，从而导致停工清理。压花加工虽然是一项能够用来纹构膜的技术，但是仅仅当膜是厚且硬的时候才可使用。尽管早期公开中已经描述了纹理膜，但是可能由于生产纹理膜存在难度，其通常无法从商业来源中获得。因此，需要一种快速且高效的工艺来制备具有纹理表面轮廓的离子带电膜。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于制备具有纹理表面轮廓的离子交换膜的工艺，其包括步骤(i)和步骤(ii)：(i)按图样将可辐射固化组合物应用至膜上；以及(ii)辐射并因此固化存在于膜上的可辐射固化组合物；其中，可辐射固化组合物包括：a)10-65wt％的可固化离子化合物，该可固化离子化合物包括一个烯属不饱和基团；b)3-60wt％的交联剂，该交联剂包括至少两个烯属不饱和基团且具有低于800的数量平均分子量(“NAMW”)；c)0-70wt％的惰性溶剂；d)0-10wt％的自由基引发剂；以及e)0.5-25wt％的增稠剂；优选地，可辐射固化组合物不含催化剂，例如，不含贵金属颗粒(诸如包括铂、钯、锇、铱、铑和/或钌的颗粒和包括任意前述元素的合金的颗粒)。附图说明图1为本工艺的步骤(i)的示意图。图2为由本工艺制备的、两面具有纹理表面轮廓的离子交换膜的示意图。图3a和图3b示出可用于制备应用在本工艺的步骤(i)中的丝网的网。具体实施方式在图1的上半部分，通过使用刮刀(9)，将可辐射固化组合物(3)压紧于丝网(2)。组合物(3)的一部分穿过丝网(2)中的孔(4)落至膜(1)上。在图1的下半部分，可以看到携带有穿过丝网从而生成对应于丝网中的孔的图案的可辐射固化组合物(3)的一部分的膜(1)。图2示出两面具有纹理表面轮廓的离子交换膜(5)。纹理采取规则的、大小相等的锥形凸起(7)的形式，其类似两面的LegoTM板。在图2中，纹理％<50％(下面定义了纹理％)。图3a和3b为可用在本工艺的步骤(i)中的非编织和编织网的放大区域。在步骤(i)中，可辐射固化组合物可通过使用任意需要的技术，例如，通过印刷法，按图案应用至膜上。合适的印刷法包含喷墨印刷、平版印刷、凹版印刷以及特别是丝网印刷。在步骤(i)中，印刷能够按图样将可辐射固化组合物应用至膜上，接着，可辐射固化组合物可在步骤(ii)中固化，例如，以锁定生成的三维图案。用于按图样将可辐射固化组合物应用至膜上的优选丝网印刷法包括：将可辐射固化组合物应用至丝网的一面，从而使得可辐射固化组合物的一部分穿过丝网中的开口，并且可辐射固化组合物的一部分受到丝网的阻挡而保留在其应用的丝网面上。通常，对可辐射固化组合物施加印刷压力以迫使可辐射固化组合物的一部分穿过丝网中的开口并且落至位于丝网的相对面上的膜上。印刷压力可通过任意合适的工具施加，例如，通过刮刀或刀片，诸如“填充刀”。刮刀或刀片可在整个丝网上移动，从而迫使可辐射固化组合物穿过丝网中的开口。丝网通常包括诸如编织或非编织网的网，且可由任意合适的物质(例如，纸、塑料或金属或它们中的两种或多种)形成。网包括开口，其允许可辐射固化组合物穿过并沉积在膜上以提供所需的表面轮廓。编织网通常包括金属丝或线网，其中，金属丝或线之间具有组合物可穿过的间隙(诸如，如图3b所示)。可选地，丝网可包括非编织网，如图3a所示。包括非编织网的丝网可由这样的工艺制备，该工艺包括：在第一电解池中，在具有分离剂的凹模上形成丝网骨架，将形成的丝网骨架从凹模上剥离以及在第二电解池中，使丝网骨架经受电解以使金属沉积至所述骨架上，从而以电解方式形成金属丝网。该技术可用于制备用于丝网印刷的非编织金属丝网，并且其具有各种网目尺寸(诸如75至350以上)、厚度(诸如约50至300微米以上)和孔径(诸如25微米和更大)以及因此各种开放面积量(诸如约10％至约55％)、纹理厚度(诸如约5至350微米以上厚度)和分辨率(诸如约90至350微米)。的确，在本工艺中使用非编织丝网能够提高丝网的寿命、坚固性和稳定性以及在压力设置或印刷过程中无实质裂口或破损的抗皱性。在步骤(i)中，可辐射固化组合物可按图样丝网印刷至膜上，接着，印刷的可辐射固化组合物可在步骤(ii)中固化。丝网可重复利用以重复且快速地生产纹理离子交换膜。因此，在本专利技术的优选方面，工艺为连续工艺。在优选实施例中，工艺为连续工艺，其中，可辐射固化组合物在膜移动时应用至膜上。连续工艺可通过制造单元执行，该制造单元包括：丝网印刷站、用于固化组合物的辐射源、纹理膜收集站和用于将膜从丝网印刷站移至辐射源和纹理膜收集站的工具。离子交换膜的实例可为提及的阴离子交换膜和阳离子交换膜。步骤(i)和(ii)可在膜的一面或两面执行一次或多次。例如，通过将可辐射固化组合物的多于一种的图案应用至膜的一面或两面上，可生成复杂的纹理表面轮廓。针对每个不同的印刷步骤，可辐射固化组合物可不同或可相同。当在膜的两面上执行步骤(i)和(ii)以提供两面具有纹理表面轮廓的离子交换膜时，步骤视需要可在膜的各面上循序执行(即先在一面上然后再在另一面上执行步骤(i)和(ii))或同时执行(即同时在膜的两面上执行步骤(i)和(ii))。丝网印刷可使用平坦丝网或弯曲丝网，例如管状(柱面)丝网。管状丝网对于通过旋转丝网印刷执行本工艺特别管用。因此，在一个实施例中，丝网印刷包括：通过管状丝网丝网印刷可辐射固化组合物，其中，可辐射固化组合物应用在管状丝网的内部，视需要可使用刮刀或刀片。印刷压力可用来迫使组合物穿过丝网中的孔并落至膜或基底上。在本工艺过程中，可旋转管状丝网以按图案化方式连续地将可辐射固化组合物应用至膜，诸如应用至连续地展开并送至旋转丝网的膜卷上。优选地，丝网印刷包括：通过旋转的管状丝网将可辐射固化组合物应用至膜，诸如从膜卷中展开的膜上。这可被称为“卷对卷”丝网印刷。这对于快速且连续地生产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备具有纹理表面轮廓的离子交换膜的工艺，所述工艺包括步骤(i)和(ii)：(i)按图样将可辐射固化组合物应用至膜上；以及(ii)辐射并因此固化存在于所述膜上的所述可辐射固化组合物；其中，所述可辐射固化组合物包括：a)10‑65wt％的可固化离子化合物，所述可固化离子化合物包括一个烯属不饱和基团；b)3‑60wt％的交联剂，所述交联剂包括至少两个烯属不饱和基团且具有低于800的数量平均分子量；c)0‑70wt％的惰性溶剂；d)0‑10wt％的自由基引发剂；以及e)0.5‑25wt％的增稠剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.27 GB 1401310.61.一种用于制备具有纹理表面轮廓的离子交换膜的工艺，所述工艺包括步骤(i)和(ii)：(i)按图样将可辐射固化组合物应用至膜上；以及(ii)辐射并因此固化存在于所述膜上的所述可辐射固化组合物；其中，所述可辐射固化组合物包括：a)10-65wt％的可固化离子化合物，所述可固化离子化合物包括一个烯属不饱和基团；b)3-60wt％的交联剂，所述交联剂包括至少两个烯属不饱和基团且具有低于800的数量平均分子量；c)0-70wt％的惰性溶剂；d)0-10wt％的自由基引发剂；以及e)0.5-25wt％的增稠剂。2.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述增稠剂e)包括流变改性剂和/或颗粒固体。3.根据权利要求1或2所述的工艺，其中，所述步骤(i)包括按图样将所述可辐射固化组合物丝网印刷至膜上。4.根据前述权利要求中的任一项所述的工艺，其中，所述纹理表面包括离子传导性的凸起。5.根据前述权利要求中的任一项所述的工艺，其中，在20℃下测量时，步骤(i)中使用的所述可辐射固化组合物在剪切速率为0.1s-1时的粘度为30Pa.s至1000Pa.s，并且在剪切速率为1000s-1时的粘度为<20Pa.s。6.根据前述权利要求中的任一项所述的工艺，其中，在0.1s-1的剪切速率和20℃温度下测得的粘度与在1000s-1的剪切速率和20℃温度下测得的粘度的比位于1.5和5000之间。7.根据前述权利要求中的任一项所述的工艺，其中，所述纹理表面轮廓包括具有5μm至500μm的平均高度的凸起。8.根据权利要求3所述的工艺，其中，所述丝网印刷包括旋转丝网印刷、平台丝网印刷或旋转-停-回转丝网印刷。9.根据权利要求3所述的工艺，其中，所述丝网印刷包括通过旋转的管状丝网将所述可辐射固化组合物应用至所述膜上。10.根据前述权利要求中的任一项所述的工艺，其中，所述纹理表面轮廓包括凸起，所述凸起的平均长度与平均宽度的比为10:1至1:10。11.根据前述权利要求中的任一项所述的工艺，其中，所述可辐射固化组合物包括：a)12-60wt％的可固化离子化合物，所述可固化离子化合物包括一个丙烯酸基团和一个或多个从磺基、羧基、磷酸根、季氨基和叔氨基中选择的酸性或碱性基团；b)4-45wt％的交联剂，所述交联剂包括至少两个烯属不饱和基团且具有低于800的数量平均分子量；c)5-50wt％的惰性溶剂；d)0.01-10wt％的自由基引发剂；e)1-15wt％的增稠剂，所述增稠剂包括从亲水金属氧化物、炭黑、...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴斯蒂安·范·贝尔胡姆，约翰尼斯·范·恩哥伦，维利姆·范·巴克，亚当·巴廷，
申请(专利权)人：富士胶片制造欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL