專利名稱：水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水電解隔膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙及其 制造方法。
背景技術(shù)：
氣相色譜是一種以氣體作為流動(dòng)相且建立在色譜學(xué)理論上的分離方法。在氣相色 譜中，根據(jù)用途不同，可將氣源分為載氣和支持氣兩類。氫氣在氣相色譜中既用作載氣，又 用作支持氣，是一種十分重要的氣源，得到廣泛應(yīng)用。以往氣相色譜中采用鋼瓶氫氣作為氣源，壓力通常在15MPa左右，使用時(shí)須通過 減壓閥將壓力減至0. 4-0. 5MPa才能使用。由于鋼瓶氫氣壓力高，且氫氣是易燃易爆氣體， 在搬運(yùn)、貯存和使用過程存在一定的安全隱患，因此國外早在上個(gè)世紀(jì)90年代就采用氫氣 發(fā)生器替代鋼瓶氫氣作為氣相色譜分析的氣源。氫氣發(fā)生器具有現(xiàn)場制備，現(xiàn)場使用，無須 減壓閥，使用方便，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前國內(nèi)氣相色譜分析已廣泛采用氫氣發(fā)生器作為氣 相色譜分析的氣源。氫氣發(fā)生器是利用電解水的原理來制取氫氣，為提高產(chǎn)氫速度，通常在水中加入 一定量的KOH或NaOH。電解時(shí)，陰極產(chǎn)生氫氣，陽極產(chǎn)生氧氣，為了高度隔離氫氣和氧氣，必 須在陰、陽兩極之間安裝一層專用的分離隔膜材料。這種隔膜應(yīng)具有良好的阻氣性能，使氫 氣和氧氣不能互相穿透，保證氫氣的純度，同時(shí)又能讓電解液中的離子自由通過。此外，它 還必須具有耐堿、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特性。因此，它是氫氣發(fā)生器中十分關(guān)鍵的功能性材料。 國內(nèi)大型制氫裝置中采用石棉布作為隔膜材料(JC211-2000)，其最小厚度為2.5mm。為氣 相色譜配套的氫氣發(fā)生器，要求隔膜厚度僅為0. 7-1. 1mm，現(xiàn)有的石棉布無法滿足，且經(jīng)緯 編織的布料，由于孔隙較大，氫氣和氧氣容易相互穿透，無法保證氫氣的純度。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，為滿足水電解氫氣發(fā)生器對(duì)隔膜材料的要求， 本發(fā)明提供一種性能好的氫氣發(fā)生器用隔膜紙及其制造方法。所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于由原料石棉纖維、海泡石纖維和 玻璃棉纖維在增強(qiáng)劑存在下經(jīng)濕法特種紙?jiān)旒埞に嚦於桑?br> 1)所述的原料重量百分含量為石棉纖維60-100%，海泡石纖維0-25%，玻璃棉纖維 0-25% ；
2)所述的增強(qiáng)劑對(duì)絕干纖維重量百分含量為0.2-10%，所述的增強(qiáng)劑為羥基丁腈膠乳、 丁苯膠乳、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯中的一種或一種以上的混合物；
3)制得的隔膜紙厚度為0.7-1. 1mm，緊度彡0. 7g/cm3，縱向抗張強(qiáng)度彡3. 0 kN/m，吸堿
率彡100%，面電阻彡0.8 Q ·cm2,氣密性能在300mm水柱壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生。所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于所述的原料重量百分含量為石棉 纖維60-100%，海泡石纖維0-20%，玻璃棉纖維0-20%。
所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于所述的原料重量百分含量為石棉 纖維70-100%，海泡石纖維1_15%，玻璃棉纖維0-15%。所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于所述的原料重量百分含量為石棉 纖維80-100%，海泡石纖維5-15%，玻璃棉纖維0-10%。所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于所述的增強(qiáng)劑的添加量為 0.5-1%。所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于其制備方法包括如下工藝步驟
1)將原料石棉纖維進(jìn)行凈化除砂處理；
2)將步驟1)中經(jīng)凈化除砂處理后的原料石棉纖維投入打漿機(jī)中，打漿濃度為3-3.5%， 打漿至打漿度50-85 ° SR,濕重2_12g ；
3)將海泡石纖維和玻璃棉纖維分別在打漿機(jī)中進(jìn)行輕刀疏解至單根纖維；
4)按需要將步驟2)和步驟3)中所述的漿料混合，加水配漿至漿料濃度為0.2-0. 8% ； 再加入0. 2-10%的絕干纖維重量的增強(qiáng)劑并攪拌均勻；
5)將步驟4)的漿料采用濕法特種紙抄造設(shè)備抄出隔膜紙，經(jīng)壓光和整飾處理。所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙的制造方法，其特征在于步驟1)中所述的凈化 除砂過程為用錐形除砂器進(jìn)行離心除砂，除砂時(shí)的漿料濃度為1 %。所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙的制造方法，其特征在于步驟2)中所述的打漿 度為 60-85 ° SR，濕重為 2. 5-1 Ig。所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙的制造方法，其特征在于步驟2)中所述的打漿 度為 70-80 ° SR,濕重為 3. 5-6g。所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙的制造方法，其特征在于步驟4)中所述的增強(qiáng) 劑為羥基丁腈膠乳、丁苯膠乳、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯中的一種或一種以 上的混合物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的水電解氫氣發(fā)生器隔膜紙是以石棉纖維、海泡石纖維 和玻璃棉纖維為原料，石棉纖維經(jīng)凈化處理和打漿處理，然后與海泡石纖維和玻璃棉纖維 混合，加水配成一定的漿料濃度，同時(shí)添加一定量的增強(qiáng)劑，采用濕法造紙工藝抄造和后處 理而制成，確保該隔膜紙既具有優(yōu)異的阻氣性能和離子導(dǎo)通性能，又具有良好的化學(xué)穩(wěn)定 性。按照上述方法制造的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，厚度為0. 7-1. 1mm，緊度>0. 7g/cm3, 縱向抗張強(qiáng)度彡3.0 kN/m，吸堿率彡100%，面電阻彡0.8 Q *cm2,氣密性能在300mm水柱 壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生，具有氣密性好，離子導(dǎo)通能力強(qiáng)，吸堿率高、化學(xué)穩(wěn)定性好 等特點(diǎn)，能滿足為氣相色譜分析配套的水電解氫氣發(fā)生器的使用要求。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明專利所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙及其 制造方法，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。實(shí)施例1 按石棉纖維海泡石纖維玻璃棉纖維=80% 15% 5%的重量比例投料， 將石棉纖維用錐形除砂器進(jìn)行離心除砂處理，除砂時(shí)的漿料濃度為1%，處理過的石棉纖維 投入打漿機(jī)中，打漿濃度為3%，(即石棉纖維占石棉纖維與水混合物總重量的3%，下同)，下 刀打漿至打漿度為70 ° SR，濕重5_6g，海泡石纖維和玻璃棉纖維分別在打漿機(jī)中進(jìn)行輕刀
4疏解至單根纖維，然后將石棉纖維漿料與疏解分散好的海泡石纖維、玻璃棉纖維充分混合， 加水配至漿料濃度為0. 2%，并加入重量為絕干纖維重量1. 0%的羥基丁腈膠乳，攪拌均勻。 采用濕法特種紙抄造設(shè)備抄出隔膜紙，并經(jīng)適當(dāng)?shù)膲汗夂驼椞幚?，得到的隔膜紙厚度?0. 7mm,緊度0. 9g/cm3,縱向抗張強(qiáng)度3. 0 kN/m,吸堿率120%，面電阻0. 7 ￡2 *cm2,氣密性 能在300mm水柱壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生。實(shí)施例2 按石棉纖維玻璃棉纖維=80% 20%的重量比例投料，將石棉纖維用錐 形除砂器進(jìn)行離心除砂，除砂時(shí)的漿料濃度為1%，再將處理過的石棉纖維投入打漿機(jī)中， 打漿濃度為3. 5%，下刀打漿至打漿度為80 ° SR,濕重3. 5-4. 0g，玻璃棉纖維分別在打漿機(jī) 中進(jìn)行輕刀疏解至單根纖維，然后將石棉纖維漿料與疏解分散好的玻璃棉纖維混合，加水 配至漿料濃度為0.8%，并加入重量為絕干纖維重量0.5%的丁苯膠乳，攪拌均勻。采用濕法 特種紙抄造設(shè)備抄出隔膜紙，并經(jīng)適當(dāng)?shù)膲汗夂驼椞幚?，得到的隔膜紙厚度?. 1mm，緊 度0. 9g/cm3,縱向抗張強(qiáng)度3. 0 kN/m,吸堿率120%，面電阻0. 7 Q Rm2,氣密性能在300mm 水柱壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生。實(shí)施例3 按石棉纖維海泡石纖維玻璃棉纖維=60% 20% 20%的重量比例投 料，將用錐形除砂器進(jìn)行離心除砂處理過的石棉纖維投入打漿機(jī)中，打漿濃度為3. 3%，下刀 打漿至打漿度為50 ° SR,濕重10_12g，海泡石纖維和玻璃棉纖維分別在打漿機(jī)中進(jìn)行輕刀 疏解至單根纖維，然后將石棉纖維漿料與疏解分散好的海泡石纖維和玻璃棉纖維混合，加 水配至漿料濃度為0.6%，并加入重量為絕干纖維重量10%的聚乙烯醇，攪拌均勻。采用濕 法特種紙抄造設(shè)備抄出隔膜紙，并經(jīng)適當(dāng)?shù)膲汗夂驼椞幚恚玫降母裟ぜ埡穸葹?.0mm， 緊度0.8g/cm3，縱向抗張強(qiáng)度3.0 kN/m，吸堿率110%，面電阻0.7 ￡}*cm2,氣密性能在 300mm水柱壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生。實(shí)施例4 按石棉纖維海泡石纖維=85% 15%的重量比例投料，將用錐形除砂 器進(jìn)行離心除砂處理過的石棉纖維投入打漿機(jī)中，打漿濃度為3%，下刀打漿至打漿度為 85 ° SR,濕重2. 5-3. 5g，海泡石纖維在打漿機(jī)中進(jìn)行輕刀疏解至單根纖維，然后將石棉纖 維漿料與疏解分散好的海泡石纖維混合，加水配至漿料濃度為0. 4%，并加入重量為絕干纖 維重量0.5%的聚丙烯酸甲酯，攪拌均勻。采用濕法特種紙抄造設(shè)備抄出隔膜紙，并經(jīng)適當(dāng) 的壓光和整飾處理，得到的隔膜紙厚度為0. 8mm，緊度1. Og/cm3，縱向抗張強(qiáng)度3. 0 kN/m，吸
堿率130%，面電阻0. 7 Q ^cm2,氣密性能在300mm水柱壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生。實(shí)施例5 按石棉纖維海泡石纖維玻璃棉纖維=90% 5% 5%的重量比例投料， 將用錐形除砂器進(jìn)行離心除砂處理過的石棉纖維投入打漿機(jī)中，打漿濃度為3. 5%，下刀打 漿至打漿度為60 ° SR,濕重3. 5-4. 0g，海泡石纖維和玻璃棉纖維分別在打漿機(jī)中進(jìn)行輕刀 疏解至單根纖維，然后將石棉纖維漿料與疏解分散好的海泡石纖維和玻璃棉纖維混合，加 水配至漿料濃度為0. 3%，并加入重量為絕干纖維重量0. 2%的聚丙烯酸乙酯和丁苯膠乳， 攪拌均勻。采用濕法特種紙抄造設(shè)備抄出隔膜紙，并經(jīng)適當(dāng)?shù)膲汗夂驼椞幚恚玫降母裟?紙厚度為0. 9mm,緊度0. 9g/cm3,縱向抗張強(qiáng)度4. 0 kN/m,吸堿率150%，面電阻0. 7 Q^cm2 ，氣密性能在300mm水柱壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生。實(shí)施例6 按石棉纖維海泡石纖維玻璃棉纖維=70% 25% 5%的重量比例投料，將用錐形除砂器進(jìn)行離心除砂處理過的石棉纖維投入打漿機(jī)中，打漿濃度為3. 5%，下刀打 漿至打漿度為80 ° SR，濕重6g，海泡石纖維和玻璃棉纖維分別在打漿機(jī)中進(jìn)行輕刀疏解至 單根纖維，然后將石棉纖維漿料與疏解分散好的海泡石纖維和玻璃棉纖維混合，加水配至 漿料濃度為0.5%，并加入重量為絕干纖維重量1%的聚丙烯酸乙酯，攪拌均勻。采用濕法特 種紙抄造設(shè)備抄出隔膜紙，并經(jīng)適當(dāng)?shù)膲汗夂驼椞幚恚玫降母裟ぜ埡穸葹?. 9mm，緊度 0. 9g/cm3,縱向抗張強(qiáng)度3. 0 kN/m,吸堿率130%，面電阻0. 73 Q ^cm2,氣密性能在300mm 水柱壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生。實(shí)施例7 按石棉纖維100%重量比例投料，將用錐形除砂器進(jìn)行離心除砂處理過 的石棉纖維投入打漿機(jī)中，打漿濃度為3%，下刀打漿至打漿度為80 ° SR,濕重6g，再加水配 至漿料濃度為0. 5%，并加入重量為絕干纖維重量2%的聚丙烯酸乙酯，攪拌均勻，采用濕法 特種紙抄造設(shè)備抄出隔膜紙，并經(jīng)適當(dāng)?shù)膲汗夂驼椞幚?，得到的隔膜紙厚度?. 0mm，緊 度0. 8g/cm3,縱向抗張強(qiáng)度3. 0 kN/m,吸堿率130 %，面電阻0. 75 Q · cm2,氣密性能在300mm 水柱壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生。實(shí)施例8 按石棉纖維海泡石纖維玻璃棉纖維=60% 25% 15%的重量比例投 料，將用錐形除砂器進(jìn)行離心除砂處理過的石棉纖維投入打漿機(jī)中，打漿濃度為3. 2%，下刀 打漿至打漿度為60 SR,濕重為3. 5-4. 0g，海泡石纖維和玻璃棉纖維分別在打漿機(jī)中進(jìn) 行輕刀疏解至單根纖維，然后將石棉纖維漿料與疏解分散好的海泡石纖維和玻璃棉纖維混 合，加水配至漿料濃度為0. 3%，并加入重量為絕干纖維重量7%的聚丙烯酸乙酯和聚乙烯 醇混合物，攪拌均勻。采用濕法特種紙抄造設(shè)備抄出隔膜紙，并經(jīng)適當(dāng)?shù)膲汗夂驼椞幚恚?得到的隔膜紙厚度為0. 9mm,緊度0. 9g/cm3,縱向抗張強(qiáng)度4. 0 kN/m,吸堿率150%，面電阻
0. 7 Q ^cm2,氣密性能在300mm水柱壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生。
權(quán)利要求
水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于由原料石棉纖維、海泡石纖維和玻璃棉纖維在增強(qiáng)劑存在下經(jīng)濕法特種紙?jiān)旒埞に嚦於桑?)所述的原料重量百分含量為石棉纖維60 100%，海泡石纖維0 25%，玻璃棉纖維0 25%；2)所述的增強(qiáng)劑對(duì)絕干纖維重量百分含量為0.2 10%，所述的增強(qiáng)劑為羥基丁腈膠乳、丁苯膠乳、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯中的一種或一種以上的混合物；3)制得的隔膜紙厚度為0.7 1.1mm，緊度≥0.7g/cm3，縱向抗張強(qiáng)度≥3.0 kN/m，吸堿率≥100％，面電阻≤0.8，氣密性能在300mm水柱壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生。662086dest_path_image001.jpg
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于所述的原料重量百 分含量為石棉纖維60-100%，海泡石纖維0-20%，玻璃棉纖維0-20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于所述的原料重量百 分含量為石棉纖維70-100%，海泡石纖維1_15%，玻璃棉纖維0-15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于所述的原料重量百 分含量為石棉纖維80-100%，海泡石纖維5-15%，玻璃棉纖維0-10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于所述的增強(qiáng)劑的添 加量為0. 5-1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，其特征在于其制備方法包括如 下工藝步驟1)將原料石棉纖維進(jìn)行凈化除砂處理； 2)將步驟1)中經(jīng)凈化除砂處理后的原料石棉纖維投入打漿機(jī)中，打漿濃度為 3-3. 5%，打漿至打漿度50-85 ° SR,濕重2-12g ；3)將海泡石纖維和玻璃棉纖維分別在打漿機(jī)中進(jìn)行輕刀疏解至單根纖維；4)按需要將步驟2)和步驟3)中所述的漿料混合，加水配漿至漿料濃度為0.2-0. 8% ； 再加入0. 2-10%的絕干纖維重量的增強(qiáng)劑并攪拌均勻；5)將步驟4)的漿料采用濕法特種紙抄造設(shè)備抄出隔膜紙，經(jīng)壓光和整飾處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙的制造方法，其特征在于步驟1) 中所述的凈化除砂過程為用錐形除砂器進(jìn)行離心除砂，除砂時(shí)的漿料濃度為1%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙的制造方法，其特征在于步驟2) 中所述的打漿度為60-85 °SR,濕重為2.5-llg。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙的制造方法，其特征在于步驟2) 中所述的打漿度為70-80 °SR,濕重為3.5-6g。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙的制造方法，其特征在于步驟 4)中所述的增強(qiáng)劑為羥基丁腈膠乳、丁苯膠乳、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯中 的一種或一種以上的混合物。
全文摘要
水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙及其制造方法，屬于水電解隔膜技術(shù)領(lǐng)域。它由石棉纖維、海泡石纖維和玻璃棉纖維在增強(qiáng)劑存在下經(jīng)濕法特種紙?jiān)旒埞に嚦於?。石棉纖維經(jīng)凈化處理和打漿處理后與海泡石纖維和玻璃棉纖維混合，加水配成漿料，加增強(qiáng)劑，采用濕法造紙工藝抄造和后處理而制成。按上述方法制造的水電解氫氣發(fā)生器用隔膜紙，厚度為0.7-1.1mm，緊度≥0.7g/cm3，縱向抗張強(qiáng)度≥3.0kN/m，吸堿率≥100％，面電阻≤0.8Ω·cm2，氣密性能在300mm水柱壓力下2mins之內(nèi)無氣泡產(chǎn)生，具有氣密性好，離子導(dǎo)通能力強(qiáng)，吸堿率高、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，能滿足為氣相色譜分析配套的水電解氫氣發(fā)生器的使用要求。
文檔編號(hào)D21H13/38GK101979764SQ2010105413
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者張春林, 李紅祝, 李榮年, 王虹, 陸燕華 申請(qǐng)人:浙江省普瑞科技有限公司