一种亲水电解水用pps隔膜的制备方法与流程

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种亲水电解水用pps隔膜的制备方法。

背景技术：

1、碱性水电解槽制氢是目前为止最成熟的一种水电解制氢技术，操作简单、效率高的优点使其在工业上得到广泛应用。碱性水电解用隔膜，应具备良好的离子透过性、机械强度、气密性、电气绝缘性以及适宜的电解液渗透性等性能。其中，离子透过性，直接影响所用隔膜的碱性水电解槽的电解效率。提高隔膜的离子透过性可以降低隔膜的面电阻，从而提升碱性水电解槽的电解效率。机械强度，要求隔膜具备较好的机械强度以便能够经受电解槽的电极与隔膜之间的摩擦。气密性，要求隔膜具备阻隔气体的性能，电解生成的气体无法透过隔膜，也就是说隔膜只允许离子透过。电气绝缘性，是指隔膜不能导电，需要是绝缘状态。

2、聚苯硫醚(pps)作为新型的膜材料，是一种热塑性树脂，具有优异的耐高温、耐溶剂、耐酸碱腐蚀、耐辐射、阻燃以及良好的力学性能和电学性能，能够在酸性、碱性及有机溶剂中长时间高温使用，所以pps纤维作为膜材料可以直接处理有机溶剂。pps纤维隔膜能长期稳定运行必须具有良好且稳定的气密性，这样能阻止气体分子和气泡的通过，从而有效阻止阳极侧气体和阴极侧气体的相互混合，从而保证了气体纯度。本发明提供一种亲水电解水用pps隔膜的制备方法。

技术实现思路

1、本发明公开一种亲水电解水用pps隔膜的制备方法，其中包括将氧化锆和聚苯硫醚材料混合后熔融纺丝，然后进行纺纱织布后得到隔膜，将所述隔膜进行表面改性后得到表层膜，然后将聚苯硫醚和芳纶材料混合熔融纺丝，然后进行纺纱织布后得到芯膜，将表层隔膜夹持芯膜进行热压延得到复合隔膜，然后进行水刺工艺得到所述亲水电解水用pps隔膜，本发明得到的隔膜，机械强度高，亲水性好。

2、具体的方案如下:

3、本发明提供一种亲水电解水用pps隔膜的制备方法，其特征在于，包括:

4、1)将聚苯硫醚和氧化锆纳米颗粒混合均匀，熔融共混并挤出造粒，熔融纺丝，得到平均直径为8-12μm的改性pps纤维；将纤维纺织成纱线，通过织布机织成织物；

5、2)将聚苯硫醚和芳纶材料混合后熔融纺丝，得到平均直径为8-12μm的纤维；将的纤维纺织成纱线，通过织布机织成织物；

6、3)将咪唑-2-甲醛溶解于含有聚乙烯吡咯烷酮的去离子水中，配置咪唑-2-甲醛溶液；将所述咪唑-2-甲醛溶液加入到含有硝酸锌的叔丁醇溶液中，其中咪唑-2-甲醛和硝酸锌的质量比为1:2，得到mofs改性溶液；

7、4)将步骤1中得到的隔膜浸入到步骤3的改性溶液中，干燥，得到改性隔膜，然后将两层改性隔膜夹持步骤2得到的隔膜进行热压后置于去离子水中进行急速冷却；

8、5)将步骤4得到的隔膜经过水刺工艺，得到聚苯硫醚纤维织物型碱性水电解隔膜。

9、进一步的，步骤1)中，将聚苯硫醚和平均粒径为40-60nm的氧化锆纳米颗粒按照质量比100:2-5的比例混合。

10、进一步的，步骤2)中，将聚苯硫醚和芳纶材料以100:3-10的质量比混合。

11、进一步的，步骤1和步骤2的熔融纺丝参数为:熔融温度为280-300℃，拉伸温度100-120℃，纺丝速度800-1000m/s

12、进一步的，步骤1和步骤20中，所述纱线的线密度为100-150tex；所述织物克重为200～600g/m2

13、进一步的，步骤3)中，将咪唑-2-甲醛溶解于含有2-4wt％聚乙烯吡咯烷酮的去离子水中，配置成浓度1-1.5wt％的咪唑-2-甲醛溶液；将所述咪唑-2-甲醛溶液加入到等体积的含有2-3wt％硝酸锌的叔丁醇溶液，其中咪唑-2-甲醛和硝酸锌的质量比为1:2，得到mofs改性溶液。

14、进一步的，步骤4)中，隔膜浸渍时间为30-60min，去离子水温度为0℃，其中所述热压的温度80-100℃，压力3-5mpa，热压时间30-60s。

15、进一步的，所述水刺压力60-120bar。

16、一种亲水电解水用pps隔膜，所述隔膜采用所述的制备方法制备得到。

17、本发明具有如下有益效果:

18、与现有技术相比较，本发明的有益效果在于:

19、1)氧化锆改性的聚苯硫醚纤维具有良好的亲水性，从而能够和mofs改性溶液更好的结合，结合后的材料能够在热压的工艺中与芯层隔膜达到更好的结合强度；

20、2)芯层隔膜由聚苯硫醚和芳纶材料，为隔膜材料提供更高的强度，同时，热压后的极速冷凝工艺能够降低隔膜中的结晶程度，提高隔膜的力学性能；

21、3)隔膜热压后，纤维的孔隙结构被改变，而此后的水刺作用下使纱线中的纤维产生位移，重新优化孔隙结构。

22、4)本发明制备方法制得的聚苯硫醚纤维织物型碱性水电解隔膜，力学性能优异，亲水性好、寿命长，离子传导效率高。

技术特征：

1.一种亲水电解水用pps隔膜的制备方法，其特征在于，包括:

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，将聚苯硫醚和平均粒径为40-60nm的氧化锆纳米颗粒按照质量比100:2-5的比例混合。

3.一种如权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤2)中，将聚苯硫醚和芳纶材料以100:3-10的质量比混合。

4.一种如权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤1和步骤2的熔融纺丝参数为:熔融温度为280-300℃，拉伸温度100-120℃，纺丝速度800-1000m/s。

5.一种如权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤1和步骤2中，所述纱线的线密度为100-150tex；所述织物克重为200～600g/m2。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤5)中，所述水刺压力60-120bar。

9.一种亲水电解水用pps隔膜，其特征在于，所述隔膜采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。

技术总结本发明公开一种亲水电解水用pps隔膜的制备方法，其中包括将氧化锆和聚苯硫醚材料混合后熔融纺丝，然后进行纺纱织布后得到隔膜，将所述隔膜进行表面改性后得到表层膜，然后将聚苯硫醚和芳纶材料混合熔融纺丝，然后进行纺纱织布后得到芯膜，将表层隔膜夹持芯膜进行热压延得到复合隔膜，然后进行水刺工艺得到所述亲水电解水用pps隔膜，本发明得到的隔膜，机械强度高，亲水性好。技术研发人员：尚庆冲受保护的技术使用者：苏州月莫新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23