[发明专利]一种脂肪族类阴离子交换膜的制造方法

说明书

本发明涉及到一种仅用碳-碳不饱和双键反应得到的聚合物的制造方法，特别是一种脂肪族类型的阴离子交换膜的制造方法。

阴离子交换膜的制造方法，一般是以苯乙烯为单体，二乙烯苯为交联剂，在引发剂存在下通过浸含法，涂浆法或流延法先聚合制成基膜，然后将基膜用氯甲醚在催化剂无水氯化锌存在下进行氯甲基化反应得到氯甲基化膜，最后氯甲基化膜同三甲胺进行季铵化反应得到阴离子交换膜。

用苯乙烯作为单体出发进行阴离子交换膜的制造，必须要通过氯甲基化反应这一步骤，而氯甲基化反应必须用剧毒物质氯甲醚，在生产中对人体有严重的危害，氯甲醚严重腐蚀生产设备，同时造成严重的环境污染。为此，美国专利4，374，206提出将丙烯酸环氧丙酯类或甲基丙烯酸环氧丙酯类与三甲基胺盐酸盐在乙醇中反应生成丙烯酸N-羟丙基三甲基胺酯的季铵盐或甲基丙烯酸N-羟丙基三甲基胺酯的季铵盐，加水使成乙醇水溶液，接着于溶液中加入交联剂双丙烯酸乙二酯或双甲基丙烯酸乙二酯和引发剂过氧化苯甲酰，然后将此溶液置于一槽中，将Modacrylic布夹在玻璃板之间，一层层叠置在槽中，加热聚合得到阴离子交换膜。然而，这种方法仍然存在许多缺点：（1）丙烯酸N-羟丙基三甲基胺酯或甲基丙烯酸N-羟丙基三甲基胺酯和交联剂双丙烯酸乙二酯或双甲基丙烯酸乙二酯聚合反应所得到的交联聚合物是坚硬的固体，尽管加入增强织物Modacrylic布，但增强了的交联聚合物仍然是坚硬的，没有柔韧性，如加外力弯曲，膜就脆裂，膜的弯曲强度和柔性很差，达不到实用要求，（2）制得的膜很厚，约1毫米，电化学性能较差，（3）在制膜过程中，整个槽中的溶液都将聚合，剥离和取出各张膜很困难，难以实现连续化生产大面积的膜。

本发明的目的是要提供一种工艺简单，操作简便的制备脂肪族阴离子交换膜的新方法，制出的膜具有优良的电化学性能，而强酸、强碱，柔性，弯曲强度好并且易于实现工业化。

本发明的要点是在制备制膜溶液时，首先使制膜溶液成为浆体，这样浆体容易涂在增强织物上并能牢固地附在增强织物上，制浆时不需要加入任何溶剂。在制备浆体时，除了要有丙烯酸环氧烷酯类或烷基丙烯酸环氧烷酯类为单体，脂肪族双烯类化合物或芳香族双烯类化合物为交联剂，过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈为引发剂外，为了使制得的阴离子交换膜具有柔韧性和很高的机械强度，必须要加入增强剂和增柔剂。增强剂是线性高分子化合物即氯乙烯-醋酸乙烯烯共聚物或聚醋酸乙烯。它可以增加膜的柔韧性、弹性和强度，使膜反复弯曲而不断裂，此外，增强剂可以使制膜溶液具有很高的粘度而成为浆体，这样浆体能容易附着在增强织物上，使涂浆操作可以间歇或连续进行，可以实现工业规模的生产。增柔剂是高沸点的有机化合物即邻苯二甲酸二烷基酯类，它可以增加膜的柔性。

将制成的浆体涂在增强织物上先聚合成基膜，接着基膜同胺类化合物进行胺化，制得阴离子交换膜。

本发明的制膜原理是：丙烯酸环氧烷酯类或烷基丙烯酸环氧烷酯类的结构为（式中，R为H，-CH₃，-C₂H₅或-C₃H₇等，n＝1-6）。在这一类化合物的分子结构中，具有非常活泼的环氧基团，该环氧基团可以与脂肪族胺类化合物进行反应，此时环氧基团开环生成新的胺类化合物。

先将丙烯酸环氧烷酯类或烷基丙烯酸环氧烷酯类与交联剂双丙烯酸乙二酯或双丙烯酸一缩二乙二酯或双甲基丙烯酸乙二酯或双甲基丙烯酸一缩二乙二酯和引发剂过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈一起加热反应则成聚合物。所得到的聚合物同胺类化合物反应即得强碱性季铵化合物。