[发明专利]有机无机杂化强碱性阴离子交换膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及离子交换膜及其制备方法。

背景技术

离子交换膜是电渗析器的关键部件，由于阴离子交换膜比阳离子在制备上 更加复杂和困难，而且它在电渗析过程中最容易受沉淀腐蚀和有机物质的污 染，直接影响淡化器的寿命，所以，开展阴离子交换膜的研制更有特殊和重要 的意义。

目前，制备阴离子交换膜采用“先聚合-后氯甲基化-再胺化”的工艺，但 是它存在如下难以克服的缺点：(1)在氯甲基化反应中，大量的次亚甲基联桥 的副交联生成，导致产品性能差，例如离子选择性透过系数仅为0.82～0.89， 膜电阻高，机械性能差，抗污染能力差；(2)氯甲基化母液中含有易挥发的氯 甲醚、甲醛和氯化氢等有毒物质，严重污染环境；(3)氯甲醚(尤其是二氯甲醚)， 严重致癌，对身体有害，操作过程不安全，对阴离子交换树脂的生产及膜的研 制和生产都带来了很大的影响。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术制备阴离子交换膜存在污染环境、操作过 程不安全及产品性能差的问题，而提供有机无机杂化强碱性阴离子交换膜及其 制备方法。

本发明有机无机杂化强碱性阴离子交换膜按重量百分比由5.0％～30％的 聚偏氟乙烯、1％～20％的聚醚醚酮、0.5％～20％的二乙烯苯、1％～20％的乙 基苯乙烯、1％～10％的邻苯二甲酸二甲酯、20％～80％的有机溶剂、0.01％～ 4.0％的纳米三氧化二铝颗粒、1.0％～45％的甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.05％～ 2.0％的过氧化苯甲酰制成；其中有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基 甲酰胺或二甲亚砜。

制备有机无机杂化强碱性阴离子交换膜的方法按以下步骤实现：一、按重 量百分比称取5.0％～30％的聚偏氟乙烯、1％～20％的聚醚醚酮、0.5％～20％ 的二乙烯苯、1％～20％的乙基苯乙烯、1％～10％的邻苯二甲酸二甲酯、20％～ 80％的有机溶剂、0.01％～4.0％的纳米三氧化二铝颗粒、1.0％～45％的甲基丙 烯酸缩水甘油酯和0.05％～2.0％的过氧化苯甲酰；二、超声波震荡的条件下， 将称取的纳米三氧化二铝颗粒加入到称取的有机溶剂中；三、再向有机溶剂中 加入称取的甲基丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯苯、乙基苯乙烯、邻苯二甲酸二甲 酯、过氧化苯甲酰均匀混合后，静置脱泡，得铸膜液；四、在20～30℃的条 件下将铸膜液在玻璃板上制成膜，在60～70℃的条件下干燥2～3h，然后放入 100～110℃的条件下反应2～3h，室温下冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从 玻璃板上自动脱落，再将膜自然风干；五、在室温下将膜放入质量浓度为5％～ 33.3％的三甲胺溶液中浸渍2～4d，然后用去离子水漂洗，再将膜放入浓度为 0.1mol/L的HCl溶液中浸渍22～26h后用去离子水清洗，即得有机无机杂化强 碱性阴离子交换膜；其中步骤一中有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲 基甲酰胺或二甲亚砜。

本发明中避免了使用易挥发的有毒物质，不污染环境，不使用致癌物质氯 甲醚，操作过程安全，成膜工艺简单、易于工业化；纳米三氧化二铝颗粒的加 入，改善了膜的机械性能，提高了膜的抗污染能力，离子交换容量提高了8％， 膜电阻减小了11％，离子选择性透过系数高达0.92～0.96。本发明中通过调节 各种原料的配比得到不同性能的膜，所得的有机无机杂化强碱性阴离子交换膜 具有更广泛的应用前景。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式有机无机杂化强碱性阴离子交换膜按重量百 分比由5.0％～30％的聚偏氟乙烯、1％～20％的聚醚醚酮、0.5％～20％的二乙 烯苯、1％～20％的乙基苯乙烯、1％～10％的邻苯二甲酸二甲酯、20％～80％的 有机溶剂、0.01％～4.0％的纳米三氧化二铝颗粒、1.0％～45％的甲基丙烯酸缩 水甘油酯和0.05％～2.0％的过氧化苯甲酰制成；其中有机溶剂为N，N-二甲基 乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或二甲亚砜。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是有机无机杂化强 碱性阴离子交换膜按重量百分比由10％的聚偏氟乙烯、8％的聚醚醚酮、9％的 二乙烯苯、9％的乙基苯乙烯、4％的邻苯二甲酸二甲酯、32％的有机溶剂、2.0％ 的纳米三氧化二铝颗粒、25％的甲基丙烯酸缩水甘油酯和1.0％的过氧化苯甲 酰制成；其中有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或二甲亚砜。 其它与具体实施方式一相同。