一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法与流程

本发明涉及合成纤维材料，具体为一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法。

背景技术：

1、水电解制氢是目前最有潜力和经济有效的制氢技术，具有广阔的市场前景。隔膜是电解槽的核心组件和关键材料，主要承担分隔阴、阳极室和离子透过的功能，直接影响了水电解装置的能耗和气体纯度。传统石棉隔膜因性能和环境问题受到禁用，合成纤维材料隔膜因化学性质稳定、抗氧化、热稳定性好、机械性能好等特点。表现出电解能耗低，氢气纯度高，耐用性好等优势。目前因为电解水制氢选用的合成纤维是pps纤维，其具有耐热、耐腐蚀、化学稳定性特点，但由于其具有疏水性，因而能耗较高，阻力较大。现有技术采用的解决方法都是在隔膜织成后，对其进行亲水处理，但是亲水效果维持时效仅有三到六个月左右，因而后续的维护成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，包括以下步骤：步骤一，预处理；步骤二，引入磺酸基；步骤三，纺纱；步骤四，引入羟基；步骤五，纺织；步骤六，引入砜基；

3、其中在上述步骤一中，对pps纤维进行清洗，去除表面的杂质和油污；

4、其中在上述步骤二中，对步骤一中预处理后的pps纤维进行亲水处理，引入磺酸基，然后使用去离子水冲洗反应后的纤维，使纤维恢复到中性状态，并进行干燥处理；

5、其中在上述步骤三中，取步骤二中亲水处理后的pps纤维，生产出高捻度单纱和低粘度股线，将二者复合形成复合捻度纱线；

6、其中在上述步骤四中，对步骤三中得到的复合捻度纱线进行亲水处理，引入羟基，然后使用去离子水冲洗反应后的纱线，使纱线恢复到中性状态，并进行干燥处理；

7、其中在上述步骤五中，将步骤四中处理后的纱线纺织成织物；

8、其中在上述步骤六中，对步骤五中得到的织物进行亲水处理，引入砜基，然后使用去离子水冲洗反应后的织物，使织物恢复到中性状态，并进行干燥处理。

9、优选的，所述步骤二中，引入磺酸基的方法具体包括以下几种：磺酰化反应、氧化磺化反应和磺酸化还原反应。

10、优选的，所述磺酰化反应具体为：将pps纤维直接与磺酰化试剂反应，磺酰化试剂为磺酰氯和磺酰溴中的一种，pps纤维与磺酰化试剂的重量比为1:10-20，反应温度为60℃-80℃，反应时间为2-4h。

11、优选的，所述氧化磺化反应具体为：将pps纤维、强氧化剂和磺酸混合反应，pps纤维、强氧化剂和磺酸的重量比为1:5-10：11-17，反应温度为80℃-100℃，反应时间为1-3h。

12、优选的，所述磺酸化还原反应具体为：将pps纤维、还原剂和磺酸混合反应，pps纤维、还原剂和磺酸的重量比为1:3-7：9-18，反应温度为50℃-70℃，反应时间为2-5h。

13、优选的，所述步骤三中，纱线生成过程中，可通过控制纱线与回转轮的接触角度，以此控制纱线的密度。

14、优选的，所述步骤三中，复合方法具体为：将高捻度单纱作为芯纱，将低粘度股线缠绕在芯纱上，通过缠绕的层数和密度来控制纱线的结构和性能。

15、优选的，所述步骤四中，引入羟基的方法具体为：选择含有羟基的聚合物作为接枝单体，按照所需的聚合度和接枝率，通过聚合反应制备接枝聚合物，然后将纱线浸渍在含有接枝聚合物的溶液中，其中，接枝单体采用聚乙烯醇。

16、优选的，所述步骤六中，引入砜基的方法具体为：将织物与对氨基苯磺酰氯溶液混合浸渍，使织物中的氨基与对氨基苯磺酰氯反应转化为砜基。

17、优选的，所述步骤六中，干燥处理前需要对织物进行柔软处理。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在pps织物生产过程中依次引入磺酸基、羟基和砜基，以此发挥出复合亲水效果，解决单一亲水处理所造成的时效短的缺点，并且本发明通过采用高捻度单纱和低粘度股线复合纺纱方法，得到低飞羽、高膨松的纱线，以此进一步提高织物对电解液的吸收性，从而降低电解水制氢的能耗。

技术特征：

1.一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，包括以下步骤：步骤一，预处理；步骤二，引入磺酸基；步骤三，纺纱；步骤四，引入羟基；步骤五，纺织；步骤六，引入砜基；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，其特征在于：所述步骤二中，引入磺酸基的方法具体包括以下几种：磺酰化反应、氧化磺化反应和磺酸化还原反应。

3.根据权利要求2所述的一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，其特征在于：所述磺酰化反应具体为：将pps纤维直接与磺酰化试剂反应，磺酰化试剂为磺酰氯和磺酰溴中的一种，pps纤维与磺酰化试剂的重量比为1:10-20，反应温度为60℃-80℃，反应时间为2-4h。

4.根据权利要求2所述的一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，其特征在于：所述氧化磺化反应具体为：将pps纤维、强氧化剂和磺酸混合反应，pps纤维、强氧化剂和磺酸的重量比为1:5-10：11-17，反应温度为80℃-100℃，反应时间为1-3h。

5.根据权利要求2所述的一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，其特征在于：所述磺酸化还原反应具体为：将pps纤维、还原剂和磺酸混合反应，pps纤维、还原剂和磺酸的重量比为1:3-7：9-18，反应温度为50℃-70℃，反应时间为2-5h。

6.根据权利要求1所述的一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，其特征在于：所述步骤三中，纱线生成过程中，可通过控制纱线与回转轮的接触角度，以此控制纱线的密度。

7.根据权利要求1所述的一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，其特征在于：所述步骤三中，复合方法具体为：将高捻度单纱作为芯纱，将低粘度股线缠绕在芯纱上，通过缠绕的层数和密度来控制纱线的结构和性能。

8.根据权利要求1所述的一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，其特征在于：所述步骤四中，引入羟基的方法具体为：选择含有羟基的聚合物作为接枝单体，按照所需的聚合度和接枝率，通过聚合反应制备接枝聚合物，然后将纱线浸渍在含有接枝聚合物的溶液中，其中，接枝单体采用聚乙烯醇。

9.根据权利要求1所述的一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，其特征在于：所述步骤六中，引入砜基的方法具体为：将织物与对氨基苯磺酰氯溶液混合浸渍，使织物中的氨基与对氨基苯磺酰氯反应转化为砜基。

10.根据权利要求1所述的一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，其特征在于：所述步骤六中，干燥处理前需要对织物进行柔软处理。

技术总结本发明公开了一种碱性电解水制氢隔膜的生产方法，包括以下步骤：步骤一，预处理；步骤二，引入磺酸基；步骤三，纺纱；步骤四，引入羟基；步骤五，纺织；步骤六，引入砜基；所述步骤二中，引入磺酸基的方法具体包括以下几种：磺酰化反应、氧化磺化反应和磺酸化还原反应；所述步骤三中，纱线生成过程中，可通过控制纱线与回转轮的接触角度，以此控制纱线的密度；本发明通过在PPS织物生产过程中依次引入磺酸基、羟基和砜基，以此发挥出复合亲水效果，解决单一亲水处理所造成的时效短的缺点，并且本发明通过采用高捻度单纱和低粘度股线复合纺纱方法，得到低飞羽、高膨松的纱线，以此进一步提高织物对电解液的吸收性，从而降低电解水制氢的能耗。技术研发人员：陆宏,丁青受保护的技术使用者：湖北氢益氢能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16