双层纳米复合隔膜的制备方法技术领域
本发明涉及一种双层纳米复合隔膜的制备方法。
背景技术
自氯化钠制备苛性苏打和氯的氯碱电解槽基本有两种类型：汞和隔膜，在隔膜方
法中，多空隔膜将阳极室和阴极室隔开，氯化钠水溶液从阳极室流过隔膜进入阴极室，其中
在阴极上产生氢气，废电池液包括氯化钠以及氢氧化钠，以气体形式在阳极得到产生的氯，
目前隔膜电池特征是可调节的、活泼的钛阳极和更倾向与用合成聚合物纤维致密的隔膜代
替传统的石棉隔膜。
石棉隔膜由于在高温电解过程中发生隔膜膨胀而使隔膜失效的情况，隔膜电解槽
的使用寿命短，取代石棉，减少隔膜电槽使用造成环境污染问题已经成为本领域技术人员
研发的课题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，从而提供一种双层纳米复合隔膜的制备
方法，隔膜使用寿命长。
本发明所采用的技术方案是这样的：双层纳米复合隔膜的制备方法，包括以下步
骤：
S1：Zr4+聚合物前驱体制备，将四氯化锆金属盐溶解于二次蒸馏水内，按Zr4+:弱酸=1:6
的物质量比加入弱酸，在50-70℃条件下进行搅拌混合溶解，采用氨水调节将溶液调至中
性，形成透明溶液，按弱酸：多元醇=1:2的物质量比加入多元醇，将溶液置于80-100℃环境
中进行酯化反应，形成均匀稳定的聚合物前驱体；
S2：涂覆胶制备，将制备完成的Zr4+聚合物前驱体溶液按物质量比为1:1比例溶解于
PTFE乳液内，搅拌混合形成涂覆胶；
S3：基布上胶，在PSS/PTFE基布上通过涂覆或者浸润的方式附着配制完成的涂覆胶；
S4：烘干，将上胶后的基布进行烘干，烘干温度控制为100-140℃；
S5：热压成型，将烘干后的基布在热压模具中进行热压成型，热压温度控制为360-380
℃。
进一步改进的是：所述弱酸为柠檬酸或者马来酸。
进一步改进的是：所述多元醇为乙二醇。
进一步改进的是：四氯化锆金属盐与弱酸混合唯独为60℃。
进一步改进的是：酯化反应温度为90℃。
进一步改进的是：烘干温度为130℃。
进一步改进的是：热压温度为370℃。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：具有适中的孔隙率，良好的抗化学
药剂腐蚀及优异的亲水特性；引入纳米ZrO2可减少隔膜中ZrO2的使用量，减轻隔膜重量，用
在氯碱行业中代替石棉隔膜使用，可克服石棉隔膜由于在高温电解过程中发生隔膜膨胀而
使隔膜失效的情况，提高隔膜电解槽的使用寿命。
附图说明
图1为Zr4+聚合物前驱体原理示意图；
图2为涂覆胶制备流程图；
图3为本发明加工流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
如图1-图3所示，本发明公开一种双层纳米复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：
S1：Zr4+聚合物前驱体制备，将四氯化锆金属盐溶解于二次蒸馏水内，按Zr4+:弱酸=1:6
的物质量比加入弱酸，在50-70℃条件下进行搅拌混合溶解，本实施例中优选温度为60℃，
采用氨水调节将溶液调至中性，形成透明溶液，按弱酸：多元醇=1:2的物质量比加入多元
醇，将溶液置于80-100℃环境中进行酯化反应，本实施例中优选温度为90℃，形成均匀稳定
的聚合物前驱体；
S2：涂覆胶制备，将制备完成的Zr4+聚合物前驱体溶液按物质量比为1:1比例溶解于
PTFE乳液内，搅拌混合形成涂覆胶；
S3：基布上胶，在PSS/PTFE基布上通过涂覆或者浸润的方式附着配制完成的涂覆胶；
S4：烘干，将上胶后的基布进行烘干，烘干温度控制为100-140℃，本实施例中优选温度
为130℃；
S5：热压成型，将烘干后的基布在热压模具中进行热压成型，热压温度控制为360-380
℃，本实施例中优选温度为370℃。
所述弱酸为柠檬酸或者马来酸，本实施例中优选采用柠檬酸。
本实施例中多元醇优选采用乙二醇。
本实施例中隔膜以PPS/PTFE短纤维基布为基材，在基材孔洞及表面采用PTFE乳液
引入PTFE结构，所述的PTFE乳液内含有Zr4+的聚合物前驱体，通过370℃高温加热过程将
PPS/PTFE及PTFE材料复合到一起，并在PPS/PTFE及PTFE材料表面引入无机纳米ZrO2；本发
明提供的双层隔膜材料具有适中的孔隙率，良好的抗化学药剂腐蚀及优异的亲水特性；引
入纳米ZrO2可减少隔膜中ZrO2的使用量，减轻隔膜重量，用在氯碱行业中代替石棉隔膜使
用，可克服石棉隔膜由于在高温电解过程中发生隔膜膨胀而使隔膜失效的情况，提高隔膜
电解槽的使用寿命，取代石棉，减少隔膜电槽使用造成环境污染问题。
Zr4+聚合物前驱体形成的原理如下：
采用经典的Pechini方法，利用某些弱酸如柠檬酸和马来酸与许多金属阳离子如 Ti,
Zr, Cr, Mn, Ba, La等形成络合物的能力。这些络合物在加热时与多元醇如乙二醇进行酯
化反应形成聚合物玻璃，金属阳离子则均匀分布于聚合物玻璃中。玻璃保持着原子尺度的
均匀性，经低温预烧可得到纳米级氧化物粉末。在Pechini方法中，应用最广泛的是柠檬酸
（CA）和乙二醇（EG）。因为：①、在此反应过程中由许多非单键的金属阳离子产生，这些金属
阳离子易与柠檬酸螯合，形成稳定的螯合物；②、在乙二醇中有两个很强的羟基会抓螯合物
金属离子，所以金属柠檬酸螯合物可以安定地在乙二醇中形成；③、柠檬酸中有三个羧基（-
COOH）会与乙二醇中的两个羟基（-OH）连续产生酯化反应，而形成聚酯型的树脂。在Pechini
方法中，主要为乙二醇与柠檬酸及其金属离子发生络合反应。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点，本行业的技术人员应
该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明中描述的只是说明本发明的原
理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进
都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界
定。