一种耐压多孔聚氯乙烯隔膜.pdf

本发明属于电化学工业用隔膜。
    电化学工业（电池、电解）中使用的隔膜品种繁多，用途各异。随着生产的发展对隔膜的要求也越来越高。化学电池中碱性体系用隔膜较为成熟，用于酸性体系的隔膜仍属研究开发领域。烧结型聚氯乙烯隔膜已在铅酸电池中使用，但这种烧结型膜不能经受较大压力，文献报导当施加240公斤/平方厘米压力时膜即被压裂（见《塑料工业》NO.2，P.50（1977））。在制备此膜的烧结过程中往往存在聚氯乙烯的分解，隔膜出现黄棕色，使其性能变脆。烧结型膜的孔隙率最高只能达到20%（日本《别册化学工业》VOl.28，NO.2，P.216（1984））。对于用淀粉成孔制备的微孔聚氯乙烯膜，其耐压程度更差，有关厂家已停止生产。电解工业用隔膜的使用现状同电池行业一样。

    本发明的目的在于提高聚氯乙烯隔膜的抗压能力，增加气孔体积，减小比电阻从而改善其电化学性能。为此，发明人对隔膜制备所需的原材料和工艺进行了研究改进。本发明选用具有二种官能团的聚氯乙烯为基本原料，氯化钠作隔膜成孔剂，以环己酮作聚氯乙烯成型时的粘结剂。利用聚氯乙烯在低温下难溶于环己酮，在较高温度时溶解明显加快的物理化学性质，为使聚氯乙烯团粒相互粘合起来而团粒本身又没有遭到破坏，控制聚氯乙烯和环己酮之间的适当比例，混合后经冷压成型适当温度烧结即得到一种粘结型聚氯乙烯膜。

    本发明是一种耐压多孔聚氯乙烯隔膜。其主要特征是具有42%以上的孔隙率，在0.45吨/cm2压力条件下仍保持一定厚度而不致被压平。由于充分利用了聚氯乙烯团粒的刚性和化学稳定性，因此，该隔膜能在强碱或强酸体系（甚至王水）中得到应用。

    本发明所述隔膜的制备方法如下：

    以聚氯乙烯、氯化钠和环己酮三种物质为原料，先按聚氯乙烯∶氯化钠＝46∶54搅拌均匀，再按聚氯乙烯∶环己酮＝1∶0.5加入环己酮后充分拌匀。把混合的粉料平敷在一定厚度的钢制模具里，在0.4吨/平方厘米压力下成型，128℃时烧结20分钟。烧结后的膜置入水中反复煮沸洗涤，并用硝酸银检验至洗液中无氯离子时止。把膜片整平即得到厚度约1mm的白色聚氯乙烯隔膜。这种粘结型耐压多孔聚氯乙烯隔膜的制备工艺简单，不用大型精密设备即可生产出合格产品。膜的厚度可以自由调节，其强度类似于素烧陶瓷而具有韧性。此膜既可用于酸性、碱性电池体系，也可用于电解行业。

    发明人将用上述方法制备的膜（孔隙率为45%、耐压0.5吨/cm2压力，比电阻为15Ω·cm）用于乙醇燃料电池中取得成功。经过实验室及一年多实际使用的情况表明：该膜不怕强酸强碱，具有良好地电化学稳定性。隔膜的高孔隙率可以保留较多的电解液，使之不会流动和流失。