專利名稱：釩電池用復合全氟離子交換膜的制造裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子交換膜的制造裝置和方法，尤其涉及一種釩電池用復合全氟離子交換膜的制造裝置和方法。
背景技術(shù)：
全氟離子交換膜具有廣泛的應用領(lǐng)域，如氯堿行業(yè)、燃料電池、電解工業(yè)等等。目前世界上絕大多數(shù)都是使用杜邦的Nafion膜系列，其成膜工藝為擠膜法，在世界全氟離子膜領(lǐng)域杜邦壟斷了數(shù)年。杜邦的擠膜法是將全氟磺酸樹脂通過螺桿熱熔擠壓機擠出薄膜。擠膜法容易存在魚眼、針孔且強度低等缺陷，并且由于是單向擠壓容易出現(xiàn)膜的各向異性；擠膜法對設(shè)備的要求非常高，設(shè)備造價高昂；尤其是Nafion膜完全使用全氟磺酸離子交換樹脂制備，而純的全氟磺酸離子膜對釩離子選擇性差，釩離子的滲透嚴重影響釩電池中電解液平衡，影響電池的能量效率。在申請?zhí)枮?00680044207.2的中國專利中，公開了一種溶液鑄膜法，通過鑄膜液在低于溶劑沸點10 30°C的加熱溫度下緩慢蒸發(fā)結(jié)晶的方法進行鑄膜，在溶質(zhì)結(jié)晶過程中，鑄膜盤及其中的鑄膜液處于一個靜態(tài)封閉的空間，在頂部加熱裝置的輻射加熱下，溶劑緩慢蒸發(fā)減少而溶質(zhì)濃度緩慢增大，進而緩慢結(jié)晶成膜。然而該溶液鑄膜法制備出的薄膜原料成本高，溶劑使用量大，無法控制厚度，制備出的薄膜厚薄不均，生產(chǎn)效率低，無法連續(xù)化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是:提供釩電池用復合全氟離子交換膜的制造裝置和方法，通過該裝置和方法得到的復合全氟離子交換膜尤其適合釩電池使用，膜電導率高，阻釩性能優(yōu)越，制膜設(shè)備容易制造，離子膜厚度均勻。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:該制造裝置包括主料溶解釜、不銹鋼蒸餾釜、配料溶解釜、蒸餾釜溶劑冷凝回收器、雙料混合釜、過濾器、真空脫泡釜、空壓機、氣壓調(diào)節(jié)閥、加料斗、刮刀、鋼帶流延機、烘干隧道、烘箱溶劑冷凝回收器、熱輥和薄膜收卷機，主料溶解釜的出料口經(jīng)管道連通不銹鋼蒸餾釜，不銹鋼蒸餾釜連通蒸餾釜溶劑冷凝回收器，不銹鋼蒸餾釜的出料口、配料溶解釜的出料口分別經(jīng)管道連通雙料混合釜，雙料混合釜連通過濾器，過濾器連通真空脫泡釜，真空脫泡釜經(jīng)氣壓調(diào)節(jié)閥連接空壓機，真空脫泡釜連通加料斗，加料斗位于鋼帶流延機的進料端上方，鋼帶流延機的進料端位于加料斗的后方安裝刮刀，鋼帶流延機穿越式安裝在烘干隧道內(nèi)，烘干隧道連通烘箱溶劑冷凝回收器，鋼帶流延機的出料端安裝熱輥和薄膜收卷機， 整體構(gòu)成制造裝置。本發(fā)明的制造方法是:全氟磺酸離子交換樹脂漿料與溶解在溶劑中具有阻釩性能的輔料混合后通過鋼帶流延機流延，得復合全氟離子交換膜，其步驟如下:
步驟一:在主料溶解釜中通過高溫高壓將全氟磺酸離子交換樹脂(以下簡稱全氟磺酸樹脂)溶解在低沸點溶劑中，形成凝膠狀漿料；將凝膠狀漿料放入不銹鋼蒸餾釜中，添加入高沸點溶劑攪拌后進行加熱蒸餾，通過蒸餾釜溶劑冷凝回收器回收低沸點溶劑，將低沸點溶劑置換出來，得到高沸點全氟磺酸樹脂漿料；
步驟二:將有一定阻釩性能的輔料通過配料溶解釜溶解在有機溶劑中，形成阻釩樹脂料液；
步驟三:將第一步的全氟磺酸樹脂漿料和第二步的阻釩樹脂料液通過雙料混合釜高速混合攪拌成凝膠狀，將釜中的凝膠狀料液由過濾器過濾；
步驟四:將第三步過濾后的凝膠狀料液放入真空脫泡釜中抽真空，脫除掉凝膠狀料液料液中的氣泡，靜置待用；
步驟五:首先，將第四步脫泡后的凝膠狀料液投入加料斗，啟動鋼帶流延機，采用鋼帶流延機進行流延制膜，利用加料斗出料速度、刮刀高度、流延速度來控制凝膠液態(tài)膜的厚度；其次，將凝膠液態(tài)膜放入烘箱隧道、烘箱或烘干房中進行烘干，蒸發(fā)掉凝膠液態(tài)膜中的溶劑，結(jié)晶成薄膜；
步驟六:將第五步的薄膜經(jīng)熱輥壓延、薄膜收卷機收卷、裁剪成需要的尺寸。其中，步驟一中所使用的低沸點溶劑是甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、乙二醇、丁二醇、水中一種或多種的混合物，全氟磺酸離子交換樹脂與低沸點溶劑的混合質(zhì)量比為:3:100-50:100，優(yōu)選10:100-25:100 ;溶解全氟磺酸離子交換樹脂的反應釜為高溫高壓反應釜，與物料接觸的內(nèi)壁材質(zhì)為316L材質(zhì)的不銹鋼，溶解的溫度為200-280°C，溶解時間為
4-10小時，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘，溶解時需填充氮氣保護防止物料氧化；蒸餾時添加的高沸點溶劑是N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺中的一種或是兩種溶劑的混合物，不銹鋼蒸餾釜的材質(zhì)使用316L不銹鋼，蒸餾時溫度在低沸點溶劑的沸點之上5°C -1O0C，蒸餾30-50分鐘，攪拌速度為150轉(zhuǎn)/分鐘，蒸餾釜中設(shè)置電子稱量裝置，用以計算蒸餾量。其中，步驟二中所用的具有阻釩性能的輔料是聚偏氟乙烯樹脂、二甲基二乙氧基硅烷(DEDMS)、納米級二氧化硅中的一種或多種混合物，溶解、混合阻釩輔料的溶劑為N, N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇、丙酮中的一種或多種的混合物，配料溶解釜的溫度80-120°C，攪拌溶解時間為4-10小時，轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘。其中，步驟三中雙料混合釜的反應溫度為85_150°C，攪拌速度為300-600轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為2-4小時，過濾器的孔徑為200-300目。其中，步驟四中脫泡釜的溫度是80-150°C，脫泡時真空度為_0.05MPa，抽完真空靜置5小時以上。其中，步驟五中鋼帶流延機的鋼帶采用316L不銹鋼或純鎳材質(zhì)，鋼帶水平偏差不超過0.1mm,加料斗的出料口縫隙為0.3-lmm,烘箱隧道長度根據(jù)鋼帶流延機的鋼帶而定，為40米-60米，鋼帶流延機鋼帶線速度為I米/分鐘-2米/分鐘，烘箱隧道中鋼帶下方溫度為110-140°C，烘箱隧道中鋼帶上方溫度為110-140°C，烘箱隧道、烘箱或烘干房使用不銹鋼加熱棒加熱、微波輻射加熱或遠紅外線加熱，優(yōu)選遠紅外線石英加熱管或加熱板。其中，步驟六中熱輥的溫度為160-180°C。本發(fā)明具有 以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明使用阻釩輔料和全氟磺酸離子交換樹脂樹脂各自通過溶劑溶解再相互混合，最后通過鋼帶流延機流延的方法制備復合全氟離子交換膜，在形成復合全氟離子交換膜的過程中阻釩物質(zhì)填充到了全氟磺酸離子交換樹脂的極性膠束中，有效地降低了正負極釩離子的交叉滲透，將對釩離子選擇性差的空隙進行填充，起到了減少釩離子滲透的作用，同時空隙變小后有效的減少了水的滲透，提高了釩電池正負極電解液的平衡能力。2、本發(fā)明制備的全氟磺酸樹脂漿料的溶度較高，從而有效減少溶劑使用量；無需使用進口高精密的螺桿擠壓機就能連續(xù)化生產(chǎn)離子膜；并且制出的膜電導率高，阻釩性能超越傳統(tǒng)擠膜法生產(chǎn)的全氟磺酸離子交換膜，制膜設(shè)備容易制造，離子膜厚度均勻，生產(chǎn)成本低廉，經(jīng)濟效益好，市場前景廣闊。3、脫泡釜將制膜膠狀漿料中的氣泡脫除，杜絕在流延制膜過程中因漿料中氣泡破裂而產(chǎn)生的針孔現(xiàn)象。4、低沸點溶劑溶解全氟磺酸樹脂的比例較高，有利于流延制膜，并且溶劑使用量較少，從而減少后續(xù)烘干的工作量，有利于快速形成干態(tài)的膜。5、使用高沸點溶劑將一部分低沸點溶劑置換出來，提高了流延制膜時烘干的溫度，加強了制膜樹脂的熱運動與結(jié)晶度，提高了流延膜的機械強度，不易水解。6、將凝膠液態(tài)膜放入烘箱隧道、烘箱、或烘干房中進行烘干，蒸發(fā)掉凝膠液態(tài)膜中的溶劑，結(jié)晶成薄膜，使用遠紅外線加熱裝置加熱，加熱效率高，升溫快，加熱均勻，結(jié)晶度好。7、與背景技術(shù)溶液 鑄膜法相比，本發(fā)明是非靜態(tài)制膜，使用高比例凝膠態(tài)的溶液流延制膜，在有效減少溶劑使用量的同時，能連續(xù)化生產(chǎn)離子膜，生產(chǎn)效率提高數(shù)十倍。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1主料溶解釜；2不銹鋼蒸餾釜；3配料溶解釜；4蒸餾釜溶劑冷凝回收器；5雙料混合釜；6過濾器；7真空脫泡釜；8空壓機；9氣壓調(diào)節(jié)閥；10加料斗；11刮刀；12鋼帶流延機；13烘干隧道；14烘箱溶劑冷凝回收器；15熱輥；16薄膜收卷機。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，這些實施例不能理解為是對技術(shù)方案的限制。如圖1所示，該復合全氟離子交換膜的制造裝置包括主料溶解釜1、不銹鋼蒸餾釜
2、配料溶解釜3、蒸餾釜溶劑冷凝回收器4、雙料混合釜5、過濾器6、真空脫泡釜7、空壓機
8、氣壓調(diào)節(jié)閥9、加料斗10、刮刀11、鋼帶流延機12、烘干隧道13、烘箱溶劑冷凝回收器14、熱輥15和薄膜收卷機16，主料溶解釜I的出料口經(jīng)管道連通不銹鋼蒸餾釜2，不銹鋼蒸餾釜2連通蒸餾釜溶劑冷凝回收器4，不銹鋼蒸餾釜2的出料口、配料溶解釜3的出料口分別經(jīng)管道連通雙料混合釜5，雙料混合釜5連通過濾器6，過濾器6連通真空脫泡釜7，真空脫泡釜7經(jīng)氣壓調(diào)節(jié)閥9連接空壓機8，真空脫泡釜7連通加料斗10，加料斗10位于鋼帶流延機12的進料端上方,鋼帶流延機12的進料端位于加料斗10的后方安裝刮刀11,鋼帶流延機12穿越式安裝在烘干隧道13內(nèi)，烘干隧道13連通烘箱溶劑冷凝回收器14，鋼帶流延機12的出料端安裝熱棍15和薄膜收卷機16,整體構(gòu)成制造裝置。實施例1:依以下步驟制造復合全氟離子交換膜
(I)將IOkg的全氟磺酸離子交換樹脂和20kg的乙醇、5kg的乙二醇、5kg正丙醇投入主料反應釜I中，沖入氮氣排出空氣后關(guān)閉進出氣閥；開動攪拌電機，設(shè)定轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，溫度為240°C，保溫攪拌4小時，從主料反應釜I的視口觀察料液成凝膠狀態(tài)后關(guān)閉攪拌器，待料液冷卻至90°C壓入蒸餾釜2中；高沸點溶劑N，N- 二甲基甲酰胺15kg加入蒸餾釜2中，開動蒸餾釜2的攪拌器攪拌，溫度設(shè)定為85°C，攪拌速度150轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌40分鐘后打開溶劑冷凝回收器4，抽取蒸餾釜2中的低沸點溶劑，待蒸餾釜電子秤顯示物料下降15kg后停止抽氣和攪拌，將蒸餾釜2中的料液壓入雙料混合釜5中，雙料混合釜5溫度為85°C ；
(2)將聚偏氟乙烯樹脂1kg、二甲基二乙氧基硅烷0.2kg投入配料溶解釜3中，再投入5kgN, N-二甲基甲酰胺，聚乙二醇，開動配料溶解釜3，溫度設(shè)定為90°C，轉(zhuǎn)速設(shè)置為400轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌4小時，配料溶解釜3中的物料壓入雙料混合釜5中；
(3)開動雙料混合釜5，溫度為90°C，攪拌速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為4小時，將雙料混合釜5中的物料壓入不銹鋼過濾器6，過濾器精度為200目；
(4)不銹鋼過濾器6中物料壓入真空脫泡釜7中，打開真空脫泡釜7的真空泵，待真空表壓力為-0.05 MPa時停止抽真空，靜置4小時以上；
(5)打開脫泡釜7精密調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氣壓至0.08MPa,打開真空脫泡釜7的下料閥門將物料放入加料斗10內(nèi)，將加料斗的出料口縫隙調(diào)整為0.8mm，加料斗的出料口與刮刀道口寬度為200mm，調(diào)整加料斗的出料口距鋼帶流延機的鋼帶距離為2mm，調(diào)節(jié)刮刀11與鋼帶的距離為0.6mm,開動鋼帶流延機12，將流延機線速度調(diào)整為I米/分鐘，烘箱隧道13長度為50m，調(diào)節(jié)鋼帶上方溫度為140°C，下方鋼帶溫度為110°C，得薄膜；
(6)將薄膜經(jīng)160°C熱輥15壓延得厚度為150微米的復合全氟離子交換膜，經(jīng)薄膜收卷機16收卷再裁剪成需要的尺寸。實施例2:依以下步驟制造復合全氟離子交換膜
(1)將IOkg的全氟磺酸離子交換樹脂和5kg甲醇,25kg的乙醇、5kg的乙二醇、5kg異丙醇投入主料反應釜I中，沖入氮氣排出空氣后關(guān)閉進出氣閥；開動攪拌電機，設(shè)定轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，溫度為200°C，保溫攪拌10小時，從主料反應釜I的視口觀察料液成凝膠狀態(tài)后關(guān)閉攪拌器，待料液冷卻至90°C壓入蒸餾釜2中；高沸點溶劑N，N- 二甲基甲酰胺15kg加入蒸餾釜2中，開動蒸餾釜2的攪拌器攪拌，溫度設(shè)定為90°C，攪拌速度150轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30分鐘后打開溶劑冷凝回收器4，抽取蒸餾釜2中的低沸點溶劑，待蒸餾釜電子秤顯示物料下降15kg后停止抽氣和攪拌，將蒸餾釜2中的料液壓入雙料混合釜5中，雙料混合釜5溫度為100°C ；
(2)將聚偏氟乙烯樹脂1kg、納米級二氧化硅0.1kg投入配料溶解釜3中，再投入5kgN, N-二甲基乙酰胺，開動配料溶解釜3，溫度設(shè)定為80°C，轉(zhuǎn)速設(shè)置為400轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌8小時，配料溶解釜3中的物料壓入雙料混合釜5中；
(3)開動雙料混合釜5，溫度為90°C，攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為8小時，將雙料混合釜5中的物料壓入不銹鋼過濾器6，過濾器精度為300目；
(4)不銹鋼過濾器6中物料壓入真空脫泡釜7中，打開真空脫泡釜7的真空泵，待真空表壓力為-0.05 MPa時停止抽真空，靜置4小時以上；
(5)打開脫泡釜7精密調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氣壓至0.06MPa,打開真空脫泡釜7的下料閥門將物料放入加料斗10內(nèi)，將加料斗的出料口縫隙調(diào)整為0.6mm，加料斗的出料口與刮刀道口寬度為300mm，調(diào)整加料斗的出料口距鋼帶流延機的鋼帶距離為2mm，調(diào)節(jié)刮刀11與鋼帶的距離為0.5mm,開動鋼帶流延機12，將流延機線速度調(diào)整為I米/分鐘，烘箱隧道13長度為40m，調(diào)節(jié)鋼帶上方溫度為120°C，下方鋼帶溫度為120°C，得薄膜；
(6)將薄膜經(jīng)160°C熱輥15壓延得到厚度為100微米的復合全氟離子交換膜，經(jīng)薄膜收卷機16收卷再裁剪成需要的尺寸。實施例3:依以下步驟制造復合全氟離子交換膜
(1)將IOkg的全氟磺酸 離子交換樹脂和5kg甲醇,40kg的乙醇、IOkg的乙二醇、15kg正丙醇、IOkg異丙醇、IOkg水投入主料反應釜I中，沖入氮氣排出空氣后關(guān)閉進出氣閥；開動攪拌電機，設(shè)定轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，溫度為280°C，保溫攪拌8小時，從主料反應釜I的視口觀察料液成凝膠狀態(tài)后關(guān)閉攪拌器，待料液冷卻至90°C壓入蒸餾釜2中；將高沸點溶劑N，N-二甲基甲酰胺10kg、N, N-二甲基乙酰胺IOkg加入蒸餾釜2中，開動蒸餾釜2的攪拌器攪拌，溫度設(shè)定為90°C，攪拌速度150轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30分鐘后打開溶劑冷凝回收器4，抽取蒸餾釜2中的低沸點溶劑，待蒸餾釜中電子秤顯示蒸餾釜中物料重量下降20kg后停止抽氣和攪拌，將蒸餾釜2中的料液壓入雙料混合釜5中，雙料混合釜5溫度為90°C ；
(2)將聚偏氟乙烯樹脂1kg、納米級二氧化硅0.1kg投入配料溶解釜3中，再投入4kgN, N- 二甲基乙酰胺，Ikg聚乙二醇，Ikg丙酮，開動配料溶解釜3，溫度設(shè)定為80°C，轉(zhuǎn)速設(shè)置為600轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌10小時，配料溶解釜3中的物料壓入雙料混合釜5中；
(3)開動雙料混合釜5，溫度為90°C，攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為10小時，將雙料混合釜5中的物料壓入不銹鋼過濾器6，過濾器精度為300目；
(4)不銹鋼過濾器6中物料壓入真空脫泡釜7中，打開真空脫泡釜7的真空泵，待真空表壓力為-0.05 MPa時停止抽真空，靜置4小時以上；
(5)打開脫泡釜7精密調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氣壓至0.05MPa，再打開真空脫泡釜7的下料閥門將物料放入加料斗10內(nèi)，將加料斗的出料口縫隙調(diào)整為0.3mm，加料斗的出料口與刮刀道口寬度為300mm，調(diào)整加料斗的出料口距鋼帶流延機的鋼帶距離為2mm，調(diào)節(jié)刮刀11與鋼帶的距離為0.3mm,開動鋼帶流延機12，將流延機線速度調(diào)整為2米/分鐘，烘箱隧道13長度為60m，調(diào)節(jié)鋼帶上方溫度為110°C，下方鋼帶溫度為140°C，得薄膜；
(6)將薄膜經(jīng)160°C熱輥15壓延得到厚度為30微米的復合全氟離子交換膜，經(jīng)薄膜收卷機16收卷再裁剪成需要的尺寸。
權(quán)利要求
1.電池用復合全氟離子交換膜的制造裝置，其特征是:該制造裝置包括主料溶解釜(I)、不銹鋼蒸餾釜(2)、配料溶解釜(3)、蒸餾釜溶劑冷凝回收器(4)、雙料混合釜(5)、過濾器(6)、真空脫泡釜(7)、空壓機(8)、氣壓調(diào)節(jié)閥(9)、加料斗(10)、刮刀(11)、鋼帶流延機(12)、烘干隧道(13)、烘箱溶劑冷凝回收器(14)、熱輥(15)和薄膜收卷機(16)，主料溶解釜Cl)的出料口經(jīng)管道連通不銹鋼蒸餾釜(2)，不銹鋼蒸餾釜(2)連通蒸餾釜溶劑冷凝回收器(4)，不銹鋼蒸餾釜(2)的出料口、配料溶解釜(3)的出料口分別經(jīng)管道連通雙料混合釜(5),雙料混合釜(5)連通過濾器(6)，過濾器(6)連通真空脫泡釜(7)，真空脫泡釜(7)經(jīng)氣壓調(diào)節(jié)閥(9)連接空壓機(8)，真空脫泡釜(7)連通加料斗(10)，加料斗(10)位于鋼帶流延機(12)的進料端上方，鋼帶流延機(12)的進料端位于加料斗(10)的后方安裝刮刀(11)，鋼帶流延機(12)穿越式安裝在烘干隧道(13)內(nèi)，烘干隧道(13)連通烘箱溶劑冷凝回收器(14),鋼帶流延機(12)的出料端安裝熱棍(15)和薄膜收卷機(16),整體構(gòu)成制造裝置。
2.按權(quán)利要求1的制造裝置制備釩電池用復合全氟離子交換膜的方法，其特征是:全氟磺酸離子交換樹脂漿料與溶解在溶劑中具有阻釩性能輔料混合后通過鋼帶流延機流延，得復合全氟離子交換膜，其步驟如下: 步驟一:在主料溶解釜中通過高溫高壓將全氟磺酸離子交換樹脂溶解在低沸點溶劑中，形成凝膠狀漿料；將凝膠狀漿料放入不銹鋼蒸餾釜中，添加入高沸點溶劑攪拌后進行加熱蒸餾，通過蒸餾釜溶劑冷凝回收器回收低沸點溶劑，將低沸點溶劑置換出來，得到高沸點全氟磺酸樹脂漿料； 步驟二:將有一定阻釩性能的輔料通過配料溶解釜溶解在有機溶劑中，形成阻釩樹脂料液； 步驟三:將第一步的全氟磺酸樹脂漿料和第二步的阻釩樹脂料液通過雙料混合釜高速混合攪拌成凝膠狀，將釜中的凝膠狀料液由過濾器過濾； 步驟四:將第三步過濾后的凝膠狀料液放入真空脫泡釜中抽真空，脫除掉凝膠狀料液料液中的氣泡，靜置待用； 步驟五:首先，將第四步脫泡后的凝膠狀料液投入加料斗，啟動鋼帶流延機，采用鋼帶流延機進行流延制膜，利用加料斗出料速度和流延速度來控制凝膠液態(tài)膜的厚度；其次，將凝膠液態(tài)膜放入烘箱隧道、烘箱或烘干房中進行烘干，蒸發(fā)掉凝膠液態(tài)膜中的溶劑，結(jié)晶成薄膜； 步驟六:將第五步的薄膜經(jīng)熱輥壓延、薄膜收卷機收卷、裁剪成需要的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釩電池用復合全氟離子交換膜的制造方法，其特征是:其中，步驟一中所用的低沸點溶劑是甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、乙二醇、丁二醇、水中一種或多種的混合物，全氟磺酸離子交換樹脂與低沸點溶劑的混合質(zhì)量比為:3:100-50:100，溶解全氟磺酸離子交換樹脂的反應釜為高溫高壓反應釜，與物料接觸的內(nèi)壁材質(zhì)為316L材質(zhì)的不銹鋼，溶解的溫度為200-280°C，溶解時間為4-10小時，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘，溶解時需填充氮氣保護防止物料氧化；蒸餾時添加的高沸點溶劑是N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一種或是兩種溶劑的混合物，不銹鋼蒸餾釜的材質(zhì)使用316L不銹鋼，蒸餾時溫度在低沸點溶劑的沸點之上 5-10°C，蒸餾30-50分鐘，攪拌速度為150轉(zhuǎn)/分鐘；蒸餾釜中設(shè)置電子稱量裝置，用以計算蒸餾量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釩電池用復合全氟離子交換膜的制造方法，其特征是:全氟磺酸離子交換樹脂與低沸點溶劑的混合質(zhì)量比為:10:100-25:100。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釩電池用復合全氟離子交換膜的制造方法，其特征是:其中，步驟二中所用的具有阻釩性能的輔料是聚偏氟乙烯樹脂、二甲基二乙氧基硅烷(DEDMS)、納米級二氧化硅中的一種或多種混合物，溶解、混合阻釩輔料的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇、丙酮中的一種或多種的混合物，配料溶解釜的溫度80-120°C，攪拌溶解時間為4-10小時，轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釩電池用復合全氟離子交換膜的制造方法，其特征是:其中，步驟三中雙料混合 釜的反應溫度為85-150°C，攪拌速度為300-600轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為2-4小時，過濾器的孔徑為200-300目。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釩電池用復合全氟離子交換膜的制造方法，其特征是:其中，步驟四中脫泡釜的溫度是80-150°C，脫泡時真空度為-0.05MPa,抽完真空靜置5小時以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釩電池用復合全氟離子交換膜的制造方法，其特征是:其中，步驟五中鋼帶流延機的鋼帶采用316L不銹鋼或純鎳材質(zhì)，鋼帶水平偏差不超過0.1mm，力口料斗的出料口縫隙為0.3-lmm，烘箱隧道長度根據(jù)鋼帶流延機的鋼帶而定，為40米-60米，鋼帶流延機鋼帶線速度為I米/分鐘-2米/分鐘，烘箱隧道中鋼帶下方溫度為110-140°C，烘箱隧道中鋼帶上方溫度為110_14(TC，烘箱隧道、烘箱或烘干房使用不銹鋼加熱棒加熱、微波輻射加熱或遠紅外線加熱，為遠紅外線石英加熱管或加熱板。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釩電池用復合全氟離子交換膜的制造方法，其特征是:其中，步驟六中熱輥的溫度為160-180°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了釩電池用復合全氟離子交換膜的制造裝置和方法，全氟磺酸離子交換樹脂漿料與溶解在溶劑中具有阻釩性能輔料混合后通過鋼帶流延機流延，得復合全氟離子交換膜。本發(fā)明通過該裝置和方法得到的復合全氟離子交換膜尤其適合釩電池使用，膜電導率高，阻釩性能優(yōu)越，制膜設(shè)備容易制造，離子膜厚度均勻。
文檔編號H01M8/18GK103087338SQ201310018820
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者楊大偉, 楊豐仁, 祝向偉 申請人:淮安科潤膜材料有限公司