一种电解槽用聚苯硫醚机织物及其生产方法

申请号 CN201610238962.X 申请日 2016-04-18 公开(公告)号 CN107304494A 公开(公告)日 2017-10-31
申请人 东丽纤维研究所(中国)有限公司; 发明人 张晓静; 刘同娟;
摘要 本 发明 公开一种 水 电 解槽用聚苯硫醚 机织物 及其生产方法,构成该聚苯硫醚机织物的 纤维 表面含有亲水基团,且所述纤维表面的 氧 元素含量为15重量%以上,所述亲水基团包括 碳 氧基团与硫氧基团,所述碳氧基团为羧基、羰基、 醛 基中的至少一种,所述碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的62~72%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的6~15%。本发明的水 电解 槽 用聚苯硫醚机织物具有亲水性好、气密性高的特点,同时还具有工艺简单、省 能源 、对环境污染小的特点。
权利要求

1.一种电解槽用聚苯硫醚机织物,其特征在于:构成该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且所述纤维表面的元素含量为15重量%以上,所述亲水基团包括氧基团与硫氧基团,所述碳氧基团为羧基、羰基、基中的至少一种,所述碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的62~72%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的6~15%。
2.根据权利要求1所述的水电解槽用聚苯硫醚机织物,其特征在于:所述碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的72~85%。
3.根据权利要求1所述的水电解槽用聚苯硫醚机织物,其特征在于:构成该聚苯硫醚机织物的经、纬纱纤度为280~3000dtex。
4.根据权利要求1或3所述的水电解槽用聚苯硫醚机织物,其特征在于:构成该聚苯硫醚机织物的经纱密度为100~220根/10cm,纬纱密度为60~180根/10cm。
5.根据权利要求1或3所述的水电解槽用聚苯硫醚机织物,其特征在于:该聚苯硫醚机织物的厚度为0.50~2.00mm。
6.根据权利要求1或3所述的水电解槽用聚苯硫醚机织物,其特征在于:该聚苯硫醚机织物的克重为300~1000g/m2。
7.根据权利要求1或2所述的水电解槽用聚苯硫醚机织物,其特征在于:经耐久性处理后,该聚苯硫醚机织物的吸水速度为15s以下。
8.根据权利要求1或2所述的水电解槽用聚苯硫醚机织物,其特征在于:该聚苯硫醚机织物在500mm水柱下2分钟无气泡产生。
9.一种如权利要求1所述的水电解槽用聚苯硫醚机织物的生产方法,其特征在于:将经、纬纱纤度为280~5000dtex的聚苯硫醚纱线在片梭织机或重磅剑杆织机进行织造,制得坯布;将制得的坯布在温度为90~95℃、速度20~40m/min下进行精炼,然后在温度为130~
150℃下用林干燥机进行干燥,再在95%的浓硫酸下进行磺化处理,处理温度80~130℃,处理时间6~12min,磺化处理后清洗并干燥,最终制得成品。
10.根据权利要求9所述的水电槽用聚苯硫醚机织物的生产方法,其特征在于:所述磺化处理后,还在处理强度为50~500KW·s/m2下进行等离子体加工。

说明书全文

一种电解槽用聚苯硫醚机织物及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水电解槽用聚苯硫醚机织物及其生产方法。

背景技术

[0002] 隔膜布是水电解槽的主要核心材料,被置于水电解槽的阳极阴极之间,阻止阳极侧气体和阴极侧气体的混合,以保证气体的纯度、提高电流效率和安全性。而且水电解槽隔膜必须具有优异的亲水性,由于其纤维原料聚苯硫醚本身为疏水性纤维,因此为了赋予其亲水性,需要对制得的织物进行亲水加工。目前主要通过等离子加工赋予聚苯硫醚水电解槽隔膜亲水性,等离子加工只对纤维表层进行处理,在织物表层接上亲水基团,导致水素隔膜的亲水时效性较差,随着长时间的使用,隔膜的亲水性和气密性会逐渐下降,影响生产效率。
[0003] 如中国公开专利CN104862734A公开了一种采用聚苯硫醚纤维制成的机织物,织物层覆上聚四氟乙烯薄膜作为树脂层,并对覆膜的织物进行等离子加工,或先对聚苯硫醚织物进行等离子加工,再在等离子加工的织物表面覆上聚四氟乙烯薄膜,制得PPS水电解槽隔膜,但由于等离子加工的亲水时效性较差,随着隔膜的使用,亲水性和气密性逐渐下降,无法真正满足使用要求。
[0004] 又如中国公开专利CN104746202A公开了一种采用聚苯硫醚纤维制成的高密度机织物,并对该织物进行真空等离子表面处理或常压等离子体表面处理,制得PPS水电解槽隔膜,但由于等离子加工只对纤维表层进行处理,因此该水素隔膜的亲水时效性较差,随着隔膜的使用时间变长,隔膜的亲水性和气密性就会逐渐下降,从而影响生产效率。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种气密性高、亲水时效性好的水电解槽用聚苯硫醚机织物。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种工艺简单、省能源、对环境污染小的水电解槽用聚苯硫醚机织物的生产方法。
[0007] 本发明的技术解决方案如下:本发明的水电解槽用聚苯硫醚机织物,构成该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且所述纤维表面的元素含量为15重量%以上,所述亲水基团包括氧基团与硫氧基团,所述碳氧基团为羧基、羰基、基中的至少一种,所述碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的62~72%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的6~15%。
[0008] 上述碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的72~85%。
[0009] 构成本发明聚苯硫醚机织物的经纱纤度优选280~3000dtex,纬纱纤度优选280~3000dtex。
[0010] 构成本发明聚苯硫醚机织物的经纱密度优选100~220根/10cm,纬纱密度优选60~180根/10cm。
[0011] 本发明聚苯硫醚机织物的厚度优选0.50~2.00mm。
[0012] 本发明聚苯硫醚机织物的克重优选300~1000g/m2。
[0013] 经耐久性处理后,本发明聚苯硫醚机织物的吸水速度为15s以下。
[0014] 本发明聚苯硫醚机织物在500mm水柱下2分钟无气泡产生。
[0015] 本发明的有益效果是:本发明的水电解槽用聚苯硫醚机织物具有气密性高、亲水性时效好的特点,同时还具有工艺简单、省能源、对环境污染小的特点。

具体实施方式

[0016] 本发明的水电解槽用聚苯硫醚机织物,构成该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且所述纤维表面的氧元素含量为15重量%以上,所述亲水基团包括碳氧基团与硫氧基团,所述碳氧基团为羧基、羰基、醛基中的至少一种,所述碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的62~72%,碳氧基团中羧基所占比例为40~60%,羰基所占比例为0~30%,醛基所占比例为30~40%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的6~15%。构成聚苯硫醚机织物纤维表面的亲水基团中氧元素含量控制在上述范围的话,就能保证水电解槽用聚苯硫醚机织物的亲水性,由于聚苯硫醚机织物表面会形成一层水膜,这样气体就难于通过,进一步保证其气密性,从而阻止阳极侧气体和阴极侧气体的混合,以保证气体的纯度且安全性好。如果纤维表面的氧元素含量小于15%,就会导致聚苯硫醚机织物作为隔膜的亲水性改善不佳,隔膜不能被电解液充分润湿,而且隔膜的电阻大,电解效率低,能源损失大。考虑到隔膜的亲水性和加工成本,上述纤维表面的氧元素含量优选20~75重量%,更优选20~40重量%。如果亲水基团中碳氧基团的含量小于纤维表面基团总数的62%,硫氧基团的含量小于纤维表面基团总数的6%的话,由于在使用过程中,聚苯硫醚机织物受到液和高温的影响,含量很少的碳氧基团和硫氧基团会部分脱落或发生分子链的旋转,从而导致聚苯硫醚机织物的亲水效果不佳,随着聚苯硫醚机织物的使用时间变长,其亲水性和气密性就会逐渐下降,从而影响生产效率;如果亲水基团中碳氧基团的含量大于纤维表面基团总数的72%,硫氧基团的含量大于纤维表面基团总数的15%的话,聚苯硫醚机织物的亲水效果虽好,但由于过多的碳氧基团、硫氧基团使得聚苯硫醚的分子结构发生变化,聚苯硫醚机织物变得脆弱易破,从而其拉伸强度变低,极端的话,甚至会断布。综合考虑聚苯硫醚机织物的亲水性和拉伸强度等因素,既能保证聚苯硫醚机织物在使用过程中的亲水性,又不会对聚苯硫醚机织物的拉伸强度造成影响,因此优选亲水基团中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的64~70%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的8~15%。
[0017] 本发明中碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的72~85%,如果亲水基团中碳氧基团与硫氧基团的总含量之和过少的话,聚苯硫醚机织物的亲水时效性不佳,随着聚苯硫醚机织物的使用时间变长,其亲水性和气密性就会逐渐下降,从而影响生产效率;如果碳氧基团与硫氧基团的总含量过多的话,聚苯硫醚机织物的亲水效果虽好,但由于过多的碳氧基团、硫氧基团使得聚苯硫醚的分子结构发生变化,聚苯硫醚机织物变得脆弱易破,从而其拉伸强度变低,极端的话,甚至会断布。
[0018] 构成本发明聚苯硫醚机织物的经纱纤度为280~3000dtex,纬纱纤度为280~3000dtex。如果构成聚苯硫醚机织物的经、纬纱纤度过小的话,织物纤维中的孔隙较多,通气度较大,从而导致气密性不佳,同时还会影响聚苯硫醚机织物的机械性能;如果构成聚苯硫醚机织物的经、纬纱纤度过大的话,制得的聚苯硫醚机织物厚度较厚,会导致隔膜的电阻增大,这样会增加制氢过程中的能耗。
[0019] 构成本发明聚苯硫醚机织物的经纬纱的捻系数为250~500,如果构成聚苯硫醚机织物的经纬纱的捻系数过小的话,纱线的强低,毛羽多,影响织造,制得的织物纱线之间的孔隙较大,影响隔膜的气密性;如果构成聚苯硫醚机织物的经纬纱的捻系数过大的话,纱线易发生捻缩,影响织造。
[0020] 构成该聚苯硫醚机织物的经纱密度为100~220根/10cm,纬纱密度为60~180根/10cm。如果构成该聚苯硫醚机织物的经、纬纱密度过小的话,织物的覆盖系数低,织物的孔隙大,因此隔膜的气密性不能满足要求;如果构成该聚苯硫醚机织物的经、纬纱密度过大的话,会增加织造难度,同时织物的克重过大,会增加生产成本。
[0021] 本发明聚苯硫醚机织物的厚度为0.50~2.00mm,如果聚苯硫醚机织物的厚度过小的话,制得隔膜的硬挺度较低,这样就会增加隔膜的安装难度;如果聚苯硫醚机织物的厚度过大的话,会导致该隔膜电阻增大,增加制氢过程中的能耗,使生产成本提高。考虑到所得隔膜的硬挺度以及生产成本等因素,本发明聚苯硫醚机织物的厚度更优选0.50~1.50mm。
[0022] 本发明聚苯硫醚机织物的克重为300~1000g/m2,如果聚苯硫醚机织物的克重过小的话,聚苯硫醚机织物的硬挺度较低,会增加隔膜的安装难度;如果聚苯硫醚机织物的克重过大的话,不仅增加织物成本,而且会增加隔膜电阻,会增加制氢过程的能耗,使生产成本提高。
[0023] 经耐久性处理后,该聚苯硫醚机织物的吸水速度为15s以下。这里的耐久性处理是指在浓度为30%的KOH溶液、80~120℃的温度下处理一个月后,该聚苯硫醚机织物的吸水速度为15s以下,优选10s以下,这样保证了随着聚苯硫醚机织物在水电解槽中的长时间使用,仍然能够保证优良的亲水性。一般的聚苯硫醚机织物经耐久性处理后,吸水速度为大于300s。
[0024] 考虑到聚苯硫醚机织物具有优异的气密性、离子的通过效率以及机织物的加工性,本发明的水电解槽用聚苯硫醚机织物的气密性为500mm水柱下2分钟之内无气泡产生。
[0025] 本发明的水电解槽用聚苯硫醚机织物的生产方法如下:将经、纬纱纤度为280~5000dtex的聚苯硫醚纱线在片梭织机或重磅剑杆织机进行织造,制得坯布;将制得的坯布在温度为90~95℃、速度20~40m/min下进行精炼,然后在温度为130~150℃下用林干燥机进行干燥,再在95%的浓硫酸下进行磺化处理,处理温度80~130℃,处理时间6~12min,磺化处理后清洗并干燥,最终制得成品。如果精炼温度低于90℃时,布面上的污迹不易去除;如果精炼温度高于95℃时,不仅消耗能源,而且还增加生产成本;如果精炼速度低于
20m/min时,会影响生产效率;如果精炼速度高于40m/min时,精炼剂不能与滤布充分接触,布面上的污迹不能完全洗净;如果干燥温度低于130℃时,精炼后的滤布不易变干,干燥生产效率较低;如果干燥温度高于150℃时,会增加能源消耗,在一定程度上增加了生产成本。
[0026] 本发明将制得的聚苯硫醚机织物采用磺化加工处理,优选磺化加工处理后,再进行等离子加工,这样可以使所有的纤维得到处理,能使织物表层和内层均接上亲水基团,因此通过上述后加工方法制得的聚苯硫醚机织物的亲水时效性优于只采用等离子加工的隔膜,从而能够提高生产效率,降低生产成本。而且磺化处理的温度、时间必须控制在一定的范围内,如果磺化处理温度低于80℃,处理时间小于6min的话,硫酸对聚苯硫醚机织物的磺化处理不够充分,就会导致聚苯硫醚机织物中碳氧基团的含量与硫氧基团的含量就变少,聚苯硫醚机织物形成的隔膜亲水性就变差,在经耐久处理后,隔膜的吸水速度变慢,最终导致隔膜不能被电解液充分润湿;如果磺化处理温度高于130℃,处理时间大于12min的话,虽然使得聚苯硫醚机织物中的碳氧基团、硫氧基团的含量增加,亲水性变高,但过多的亲水基团,反而会造成能源浪费,聚苯硫醚的分子结构就会发生变化,聚苯硫醚机织物中的苯环和碳氧键均受到过度破坏,影响分子结构的稳定,而且还会灼伤布面,影响聚苯硫醚机织物的拉伸断裂强度,又增加成本。
[0027] 上述等离子体处理为常压等离子体表面处理。在空气作用下,处理强度为50~500KW·s/m2,处理强度的计算公式如下:
处理强度=放电功率(KW)/处理速度(m/s)/处理幅宽(m)。
[0028] 本发明聚苯硫醚机织物的磺化加工处理后,PPS机织物还在处理强度为50~2
500KW·s/m下进行等离子体加工,如果等离子体的处理强度过低的话,等离子带电粒子的能量较小,对纤维表面发生的交联作用较弱,纤维表面亲水基团的数量就会变少,从而说明PPS机织物中碳氧基团的含量与硫氧基团的含量就变少;如果等离子体的处理强度过高的话,PPS机织物会被电流灼伤,从而影响PPS机织物的拉伸断裂强度。
[0029] 通过以下实施例,对本发明作进一步说明。但本发明的保护范围并不限于实施例,实施例中的各物性由下面方法测定。
[0030] 【捻系数】捻系数α=t*T1^(1/2)
其中,t-捻度(T/10cm),T1-纱线纤度(tex)。
[0031] 【经纬向密度】根据JIS L1096 8.6密度法,用密度镜来测量织物的经纬向密度。
[0032] 【克重】根据JIS L1096 8.4.2法,在标准状态下剪取20cm×20cm的实验片3个,每个在标准状态下称其质量,按照计算公式:克重=质量/面积,求出每实验片的克重,取平均值。
[0033] 【气密性】根据中国建材行业标准JCT 211-2009 隔膜布 标准,4.5.2气密性能测试。
[0034] 【吸水速度】根据JIS L1907-2010纤维制品的吸水性试验方法中7.1.1滴下法进行测试。
[0035] 【爬吸水高度】根据JIS L1907-2010纤维制品的吸水性试验方法中7.1.2爬高法进行测试。
[0036] 【拉伸断裂强度】根据JIS L1096 8.12.1A法(基布扯边法),对于一般织物,实验样品取样大小为30cm×
6cm,从边的两边扯去相同根数的纱线,使剩余实验样品幅宽满足规定幅宽:5cm。在拉伸实验机上,用夹具夹住样品两端,夹头间距为20cm,在定速20cm/min的速度下,测定样品被拉断时的断裂强度,每组样品至少3回,取平均值。
[0037] 【亲水基团成分及其氧元素、碳氧基团和硫氧基团的含量】利用X射线电子能谱分析仪(德国Thermo公司产品;仪器型号:ESCALAB 250Xi)对纤维表面化学成分进行定性和定量分析。根据X射线光电子能谱计算出纤维表面的氧元素含量。并根据X射线光电子能谱中可以明显识别的各碳氧峰的结合能,确定亲水基团成分。
[0038] 实施例1将6根纤度为300dtex,捻系数为310的聚苯硫醚单纱合股,形成纤度为1800dtex,捻系数为320的聚苯硫醚纱线。将合股得到的聚苯硫醚纱线作为经、纬纱,在片梭织机上进行织造,制得经纱密度为154根/10cm、纬纱密度为106根/10cm的平纹织物,将制得的平纹织物在温度为90℃,速度为30m/min下进行精炼,然后在130℃下用锡林干燥机进行干燥,然后在
95%的浓硫酸下进行磺化处理,处理温度80℃,处理时间12min,磺化处理后清洗并干燥,然
2
后在处理强度为50KW·s/m下进行等离子体加工,最终制得厚度为0.90mm的水电解槽用聚苯硫醚机织物。将制得的聚苯硫醚机织物经过X射线光电子能谱分析仪进行测试,测得该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且纤维表面的氧元素含量为26重量%,亲水基团中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的64%,碳氧基团中羧基所占比例为40%,羰基所占比例为30%,醛基所占比例为30%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的10%,碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的74%。该聚苯硫醚机织物在90℃温度下经30%的KOH溶液处理后,吸水速度为8s。本发明的水电解槽用聚苯硫醚隔膜的各物性参见下表1。
[0039] 实施例2将4根纤度为300dtex,捻系数为310的聚苯硫醚单纱合股,形成纤度为1200dtex,捻系数为435的聚苯硫醚纱线。将合股得到的聚苯硫醚纱线作为经、纬纱,在片梭织机上进行织造,制得经纱密度为177根/10cm、纬纱密度为122根/10cm的平纹织物,将制得的平纹织物在温度为95℃,速度为35m/min下进行精炼,然后在140℃下用锡林干燥机进行干燥,然后在
95%的浓硫酸下进行磺化处理,处理温度90℃,处理时间10min,磺化处理后清洗并干燥,然后在处理强度为100KW·s/m2下进行等离子体加工,最终制得厚度为0.77mm的水电解槽用聚苯硫醚机织物。将制得的聚苯硫醚机织物经过X射线光电子能谱分析仪进行测试,测得该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且纤维表面的氧元素含量为33重量%,亲水基团中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的64%,碳氧基团中羧基所占比例为42%,羰基所占比例为28%,醛基所占比例为30%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的8%,碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的72%。该聚苯硫醚机织物在100℃温度下经30%的KOH溶液处理后,吸水速度为9s。本发明的水电解槽用聚苯硫醚隔膜的各物性参见下表1。
[0040] 实施例3将8根纤度为500dtex,捻系数为350的聚苯硫醚单纱合股,形成纤度为4000dtex,捻系数为300的聚苯硫醚纱线。将合股得到的聚苯硫醚纱线作为经、纬纱,在片梭织机上进行织造,制得经纱密度为110根/10cm、纬纱密度为70根/10cm的平纹织物,将制得的平纹织物在温度为92℃,速度为25m/min下进行精炼,然后在135℃下用锡林干燥机进行干燥,然后在
95%的浓硫酸下进行磺化处理,处理温度100℃,处理时间9min,磺化处理后清洗并干燥,然后在处理强度为200KW·s/m2下进行等离子体加工,最终制得厚度为1.50mm的水电解槽用聚苯硫醚机织物。将制得的聚苯硫醚机织物经过X射线光电子能谱分析仪进行测试,测得该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且纤维表面的氧元素含量为40重量%,亲水基团中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的68%,碳氧基团中羧基所占比例为48%,羰基所占比例为20%,醛基所占比例为32%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的9%,碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的77%。该聚苯硫醚机织物在110℃温度下经30%的KOH溶液处理后,吸水速度为6s。本发明的水电解槽用聚苯硫醚隔膜的各物性参见下表1。
[0041] 实施例4将纤度为400dtex,捻系数为475的聚苯硫醚单纱作为经、纬纱,在片梭织机上进行织造,制得经纱密度为220根/10cm、纬纱密度为180根/10cm的平纹织物,将制得的平纹织物在温度为93℃,速度为20m/min下进行精炼,然后在140℃下用锡林干燥机进行干燥,然后在
95%的浓硫酸下进行磺化处理,处理温度110℃,处理时间8min,磺化处理后清洗并干燥,然后在处理强度为300KW·s/m2下进行等离子体加工,最终制得厚度为0.60mm的水电解槽用聚苯硫醚机织物。将制得的聚苯硫醚机织物经过X射线光电子能谱分析仪进行测试,测得该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且纤维表面的氧元素含量为50重量%,亲水基团中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的70%,碳氧基团中羧基所占比例为52%,羰基所占比例为15%,醛基所占比例为33%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的14%,碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的84%。该聚苯硫醚机织物在110℃温度下经30%的KOH溶液处理后,吸水速度为5s。本发明的水电解槽用聚苯硫醚隔膜的各物性参见下表1。
[0042] 实施例5将5根纤度为500dtex,捻系数为350的聚苯硫醚单纱合股,形成纤度为2500dtex,捻系数为316的聚苯硫醚纱线。将合股得到的聚苯硫醚纱线作为经、纬纱,在片梭织机上进行织造,制得经纱密度为120根/10cm、纬纱密度为90根/10cm的平纹织物,将制得的平纹织物在温度为95℃,速度为40m/min下进行精炼,然后在145℃下用锡林干燥机进行干燥,然后在
95%的浓硫酸下进行磺化处理,处理温度120℃,处理时间7min,磺化处理后清洗并干燥,然后在处理强度为400KW·s/m2下进行等离子体加工,最终制得厚度为1.20mm的水电解槽用聚苯硫醚机织物。将制得的聚苯硫醚机织物经过X射线光电子能谱分析仪进行测试,测得该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且纤维表面的氧元素含量为60重量%,亲水基团中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的65%,碳氧基团中羧基所占比例为60%,羰基所占比例为10%,醛基所占比例为30%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的10%,碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的75%。该聚苯硫醚机织物在110℃温度下经30%的KOH溶液处理后,吸水速度为4s。本发明的水电解槽用聚苯硫醚隔膜的各物性参见下表1。
[0043] 实施例6将10根纤度为500dtex,捻系数为350的聚苯硫醚单纱合股,形成纤度为5000dtex,捻系数为268的聚苯硫醚纱线。将合股得到的聚苯硫醚纱线作为经、纬纱,在片梭织机上进行织造,制得经纱密度为100根/10cm、纬纱密度为60根/10cm的平纹织物,将制得的平纹织物在温度为95℃,速度为40m/min下进行精炼,然后在150℃下用锡林干燥机进行干燥,然后在
95%的浓硫酸下进行磺化处理,处理温度130℃,处理时间9min,磺化处理后清洗并干燥,然
2
后在处理强度为500KW·s/m 下进行等离子体加工,最终制得厚度为2.00mm的水电解槽用聚苯硫醚机织物。将制得的聚苯硫醚机织物经过X射线光电子能谱分析仪进行测试,测得该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且纤维表面的氧元素含量为70重量%,亲水基团中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的72%,碳氧基团中羧基所占比例为58%,羰基所占比例为8%,醛基所占比例为34%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的13%,碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的85%。该聚苯硫醚机织物在110℃温度下经30%的KOH溶液处理后,吸水速度为7s。本发明的水电解槽用聚苯硫醚隔膜的各物性参见下表1。
[0044] 实施例7将纤度为400dtex,捻系数为475的聚苯硫醚单纱作为经、纬纱,在片梭织机上进行织造,制得经纱密度为220根/10cm、纬纱密度为180根/10cm的平纹织物,将制得的平纹织物在温度为93℃,速度为20m/min下进行精炼,然后在140℃下用锡林干燥机进行干燥,然后在
95%的浓硫酸下进行磺化处理,处理温度120℃,处理时间9min,磺化处理后清洗并干燥,制得厚度为0.60mm的水电解槽用聚苯硫醚机织物。将制得的聚苯硫醚机织物经过X射线光电子能谱分析仪进行测试,测得该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且纤维表面的氧元素含量为45重量%,亲水基团中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的62%,碳氧基团中羧基所占比例为66%,醛基所占比例为34%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的8%,碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的70%。该聚苯硫醚机织物在110℃温度下经30%的KOH溶液处理后,吸水速度为6s。本发明的水电解槽用聚苯硫醚隔膜的各物性参见下表1。
[0045] 比较例1将6根纤度为300dtex,捻系数为310的聚苯硫醚单纱合股,形成纤度为1800dtex,捻系数为320的聚苯硫醚纱线。将合股得到的聚苯硫醚纱线作为经、纬纱,在片梭织机上进行织造,制得经纱密度为142根/10cm、纬纱密度为87根/10cm的平纹织物,将制得的平纹织物在温度为90℃,速度为35m/min下进行精炼,然后在130℃下用锡林干燥机进行干燥,制得厚度为0.80mm的水电解槽隔膜。将制得的隔膜经过X射线光电子能谱分析仪进行测试,测得该隔膜表面含有亲水基团,隔膜中纤维表面的氧元素含量为6重量%,其中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的30%,碳氧基团中羧基所占比例为80%,醛基所占比例为20%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的3%,碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的33%。
该隔膜在90℃温度下经30%的KOH溶液处理后,吸水速度大于300s。该水电解槽用聚苯硫醚隔膜的各物性参见下表1。
[0046] 比较例2将4根纤度为300dtex,捻系数为310的聚苯硫醚单纱合股,形成纤度为1200dtex,捻系数为435的聚苯硫醚纱线。将合股得到的聚苯硫醚纱线作为经、纬纱在片梭织机上进行织造,制得经纱密度为165根/10cm、纬纱密度为94根/10cm的平纹织物,将制得的平纹织物在温度为91℃,速度为30m/min下进行精炼,然后在140℃下用锡林干燥机进行干燥,然后在处理强度为60KW•s/m2下进行等离子体加工,制得厚度为0.75mm的水电解槽隔膜。将制得的隔膜经过X射线光电子能谱分析仪进行测试,测得隔膜表面含有的氧元素含量为25重量%,其中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的55%,碳氧基团中羧基所占比例为60%,羰基所占比例为30%,醛基所占比例为10%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的5%,碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的60%。该隔膜在90℃温度下经30%的KOH溶液处理后,吸水速度大于300s。该水电解槽用聚苯硫醚隔膜的各物性参见下表1。
[0047] 比较例3将7根纤度为400dtex,捻系数为475的聚苯硫醚单纱合股,形成纤度为2800dtex,捻系数为300的聚苯硫醚纱线。将合股得到的聚苯硫醚纱线作为经、纬纱,在片梭织机上进行织造,制得经纱密度为105根/10cm、纬纱密度为80根/10cm的平纹织物,将制得的平纹织物在温度为94℃,速度为35m/min下进行精炼,然后在140℃下用锡林干燥机进行干燥,然后在
95%的浓硫酸下进行磺化处理,处理温度70℃,处理时间4min,磺化处理后清洗干净,最终制得厚度为1.30mm的水电解槽用聚苯硫醚机织物。将制得的聚苯硫醚机织物经过X射线光电子能谱分析仪进行测试,测得该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且纤维表面的氧元素含量为12重量%,其中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的46%,碳氧基团中羧基所占比例为50%,羰基所占比例为10%,醛基所占比例为40%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的4%,碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的50%。该聚苯硫醚机织物在100℃温度下经30%的KOH溶液处理后,吸水速度大于300s。该水电解槽用聚苯硫醚隔膜的各物性参见下表1。
[0048] 比较例4将4根纤度为300dtex,捻系数为310的聚苯硫醚单纱合股,形成纤度为1200dtex,捻系数为435的聚苯硫醚纱线。将合股得到的聚苯硫醚纱线作为经、纬纱,在片梭织机上进行织造,制得经纱密度为165根/10cm、纬纱密度为94根/10cm的平纹织物,将制得的平纹织物在温度为94℃,速度为35m/min下进行精炼,然后在140℃下用锡林干燥机进行干燥,然后在
95%的浓硫酸下进行磺化处理,处理温度160℃,处理时间20min,磺化处理后清洗干净,最终制得厚度为0.70mm的水电解槽用聚苯硫醚机织物。将制得的聚苯硫醚机织物经过X射线光电子能谱分析仪进行测试,测得该聚苯硫醚机织物的纤维表面含有亲水基团,且纤维表面的氧元素含量为60重量%,其中碳氧基团的含量为纤维表面基团总数的74%,碳氧基团中羧基所占比例为60%,羰基所占比例为20%,醛基所占比例为20%,硫氧基团的含量为纤维表面基团总数的16%,碳氧基团与硫氧基团的总含量为纤维表面基团总数的90%。该聚苯硫醚机织物在100℃温度下经30%的KOH溶液处理后,吸水速度为12s。由于该机织物在浓硫酸中处理时间过长,从而导致该织物强度降低。该水电解槽用聚苯硫醚隔膜的各物性参见下表1。
[0049] 表1
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