一种阴离子交换膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阴离子交换膜的制备方法，步骤如下：（1）膜液调配：将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯两种单体与交联剂、引发剂和有机溶剂混合，调配成均匀溶液，制得膜液；（2）膜液吸附：以无纺布为基材，将基材浸没入步骤（1）制得的膜液中，含浸充分后，取出基材并将其放置于两片聚对苯二甲酸乙二酯薄膜中间，排除基材与薄膜之间可能存在的气泡，使基材与两片薄膜形成复合体；（3）热聚合处理：将步骤（2）制得的复合体置于60℃-140℃温度条件下，使引发剂引发聚合反应，聚合反应完成后，剥离两片薄膜后就得到了阴离子交换膜。该法制得的阴离子交换膜膜面电阻低，迁移数高，具有较高的选择性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体涉及一种以廉价无纺布作为多孔基材制作阴离子交换膜的方法，该阴离子交换膜适用于电渗析过程。
技术介绍
电渗析是一种新兴的膜法分离技术，在天然水淡化、海水浓缩制盐、废水处理等方面起着重要的作用，已经成为一种较为成熟的水处理方法。电渗析器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。离子交换膜因具有荷电基团而对离子具有选择透过性，可以有效地实现离子的分离与浓缩。这种离子交换膜是以基材为支撑将带电聚合物涂抹或填充，由此保持一定的膜强度和形状稳定性。文献号为S35-13009的日本专利文件中描述了一种胶乳法生产苯乙烯-丁二烯离子交换膜的方法，该方法是将玻璃纤维布浸在丁苯橡胶乳液中后取出烘干得到薄膜，将该薄膜浸在四氯化钛中使其交联和环化，并用甲醇洗涤；干燥后依次进行氯甲基化、洗涤、胺化和再洗涤后获得阴离子交换膜。文献号为S32-6387的日本专利文件描述了一种块状聚合法生产苯乙烯-二乙烯基苯共聚物薄膜的方法，该方法首先将苯乙烯单体在氮气中部分地聚合，然后将二乙烯苯、邻苯二甲酸二甲酯(增塑剂)和过氧化苯甲酰加到部分聚合的线性聚合物溶液中混合均匀；将该溶液通入一个充氮的长方形容器中并使其聚合和交联，得到块状聚合物；用切割机将聚合物块切成薄膜并用乙醇将薄膜中的增塑剂提取出来；将薄膜氯甲基化和胺化，得到阴离子交换膜。文献号为S39-27861的日本专利文件描述了一种涂浆法生产苯乙烯-二乙烯基苯共聚物薄膜的方法，该方法首先将聚氯乙烯粉末加到由苯乙烯、二乙烯苯、邻苯二甲酸二辛脂和过氧化苯甲酰组成的单体混合物中制成浆液；该浆液通过特制的膜合成设备涂抹在聚氯乙烯网布上，后置于密闭反应器中进行聚合反应获得基膜；将基膜氯甲基化和胺化制得阴离子交换膜。文献号为US3，247，133美国专利文件中公开了一种辐照接枝聚合法制备阴离子交换膜的方法，该方法是将聚乙烯薄膜浸在乙烯基吡啶单体中，接着将整个系统置于Co-60源处辐照；然后将薄膜从单体中取出，用水洗涤出去未聚合和均聚的单体并干燥；后浸润于盐酸溶液中，用水洗涤后获得吡啶盐类阴离子交换膜。文献号为W02010/013861的专利文件中描述了一种阴离子交换复合膜，其通过用苯乙烯类单体、乙烯基苯类单体、交联剂和引发剂浸溃多孔膜来制备，在聚合后，通过引入铵离子使所得的交联聚合物官能化。以上方法均需要两步以上反应获得所需要的阴离子交换膜，制备过程繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制作方便、工艺简单的阴离子交换膜的制备方法。本专利技术采用包含以下步骤的制备方法来达到本专利技术的目的: (1)膜液调配:将摩尔比为1:0.3-4的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯两种单体与交联剂、引发剂和有机溶剂混合，调配成均匀溶液，制得膜液； (2)膜液吸附:以无纺布为基材，将基材浸没入步骤(I)制得的膜液中，含浸充分后，取出基材并将其放置于两片聚对苯二甲酸乙二酯薄膜中间，排除基材与薄膜之间可能存在的气泡，使基材与两片薄膜形成复合体； (3)热聚合处理:将步骤(2)制得的复合体置于60°C_140°C温度条件下，使引发剂引发聚合反应，聚合反应完成后，剥离两片薄膜后就得到了阴离子交换膜。所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯或/和二乙烯基苯，交联剂的摩尔量与两种单体总摩尔量的比值为1:3-5。所述引发剂为偶氮二异丁腈，引发剂的摩尔量与两种单体和交联剂摩尔量之和的比值为 0.5-1.5:100。所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮和异丙醇；N-甲基吡咯烷酮的质量与两种单体和交联剂质量之和的比值为3-10:100，异丙醇的质量与两单体和交联剂质量之和的比值为20-35:100。所述基材为聚烯烃或聚酰胺无纺布；所述基材厚度为80 μ m-180 μ m,孔隙率为30%-70%，孔径为 0.1 μ m-2 μ m。所述基材为聚丙烯或尼龙66无纺布。本专利技术的优点在于:该方法制作方便、工艺简单、使用廉价的无纺布作为基材，成本低廉；该方法制备的阴离子交换膜具有高机械强度、高尺寸稳定性、高化学稳定性等优异特性；膜片较薄、厚度均一，膜面电阻低、选择性高，适用于电渗析过程。【具体实施方式】以下通过实施例进一步说明本专利技术技术方案，这些实施例仅是用来详细展现本专利技术的技术构思及其可实施性，并不是对本专利技术保护范围的限制，利用本专利技术技术构思做出的等效替换和变通仍然在本专利技术的保护范围之内。以下实施例中涉及的原料包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(TMAEMAC)，其含量为79% ;甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)，其含量为99.5% ;二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)，其含量为99% ;二乙烯基苯(DVB)，其含量为80% ； N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其含量为99% ;偶氮二异丁腈(AIBN)，其含量为99% ;异丙醇(IPA)，其含量为99.7% ;实施例中涉及的多孔基材包括聚丙烯无纺布和尼龙66无纺布。上述原料和基材均为市售产品。实施例1 (I)膜液调配:将0.0930g偶氮二异丁腈充分溶于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铵、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异丙醇，调配成均匀溶液，制得膜液。(2)膜液吸附:以孔径为0.6 μ m、孔隙率为50%、厚度为100 μ m的聚丙烯无纺布作为基材，将基材浸没入步骤(I)制得的膜液中，浸润30分钟使其含浸充分后，取出基材并将其放置于两片聚对苯二甲酸乙二酯薄膜中间，使基材与两片薄膜形成复合体；然后将复合体夹于两片玻璃之间并将两片玻璃的四周密封使复合体处于密封状态；若基材与薄膜之间存在气泡，密封前则先碾压薄膜排除基材与薄膜之间的气泡。(3)热聚合处理:将密封后的复合体置于80°C温度条件下，使引发剂引发聚合反应，保持上述温度条件5小时后，除去两片玻璃并将两片薄膜剥离后即得到阴离子交换膜。实施例2 (I)膜液调配:将0.0925g偶氮二异丁腈充分溶于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铵、1.7785g甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、1.8345g 二乙烯基苯和3.1556g异丙醇，调配成均匀溶液，制得膜液。(2)膜液吸附:以孔径为I μ m、孔隙率为55%、厚度为112 μ m的聚丙烯无纺布作为基材，将基材浸没入步骤(I)制得的膜液中，浸润30分钟使其含浸充分后，取出基材并将其放置于两片聚对苯二甲酸乙二酯薄膜中间，使基材与两片薄膜形成复合体；然后将复合体夹于两片玻璃之间并将两片玻璃的四周密封使复合体处于密封状态；若基材与薄膜之间存在气泡，密封前则先碾压薄膜排除基材与薄膜之间的气泡。(3)热聚合处理:将密封后的复合体置于100°C温度条件下，使引发剂引发聚合反应，保持上述温度条件I小时后，除去两片玻璃并将两片薄膜剥离后即得到阴离子交换膜。实施例3 (I)膜液调配:将0.0923g偶氮二异丁腈充分溶于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铵、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、0.91本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阴离子交换膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）膜液调配：将摩尔比为1:0.3?4的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯两种单体与交联剂、引发剂和有机溶剂混合，调配成均匀溶液，制得膜液；（2）膜液吸附：以无纺布为基材，将基材浸没入步骤（1）制得的膜液中，含浸充分后，取出基材并将其放置于两片聚对苯二甲酸乙二酯薄膜中间，排除基材与薄膜之间可能存在的气泡，使基材与两片薄膜形成复合体；（3）热聚合处理：将步骤（2）制得的复合体置于60oC?140oC温度条件下，使引发剂引发聚合反应，聚合反应完成后，剥离两片薄膜后就得到了阴离子交换膜。

【技术特征摘要】
1.一种阴离子交换膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)膜液调配:将摩尔比为1:0.3-4的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯两种单体与交联剂、引发剂和有机溶剂混合，调配成均匀溶液，制得膜液； (2)膜液吸附:以无纺布为基材，将基材浸没入步骤(I)制得的膜液中，含浸充分后，取出基材并将其放置于两片聚对苯二甲酸乙二酯薄膜中间，排除基材与薄膜之间可能存在的气泡，使基材与两片薄膜形成复合体； (3)热聚合处理:将步骤(2)制得的复合体置于60°C-140°C温度条件下，使引发剂引发聚合反应，聚合反应完成后，剥离两片薄膜后就得到了阴离子交换膜。2.根据权利要求1所述的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯或/和二乙烯基苯，交联剂的摩尔量与两种单...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅荣强，王丹，
申请(专利权)人：山东天维膜技术有限公司，
类型：发明
国别省市：