多孔非石棉分隔体及其制备方法

专利名称：：多孔非石棉分隔体及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及惰性的不含石棉的隔膜分隔体(diaphragmseparator)。本发明还涉及沉积惰性的不含石棉隔膜分隔体的方法。
背景技术：
：碱金属卣化物盐水例如氯化钠和氯化钾盐水在电解槽中的电解是众所周知的商用方法。这些盐水的电解导致产生卣素、氢和水合的金属氢氧化物。在氯化钠盐水的情况下，产生的卣素是氯，而碱金属氩氧化物是氢氧化钠。电解槽典型包含含有阳极的阳极电解液室，和隔开的含有阴极组件的阴极电解液室。阴极组件典型包含阴极和液体可渗透的隔膜，该隔膜将电解槽分隔成阳极电解液室和阴极电解液室。为了使电解槽正确运行，要求隔膜是足够多孔的以便允许盐水通过其的液力流动，同时阻止羟基离子由阴极电解液室迁移返回至阳极电解液室。隔膜还应(a)阻止析出的氢气和氧气发生混合，并且(b)具有低的电阻，即具有低的IR降。过去，石棉是用于这些氯-碱电解隔膜槽中的最为常用的隔膜材料。之后，与各种聚合物树脂特别是氟碳化合物树脂结合的石棉(所谓的聚合物改性石棉隔膜)已经被用作隔膜材料。由于与空气传播石棉纤维相关的健康和环境问题，开发用于氯-碱电解槽的不含石棉的隔膜是正在进行的研究领域。这样的隔膜(通性的非石棉纤:质聚;物材料制成。这些材料典型为全*!化的聚合物材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)。这些合成隔膜也可含有各种其它改性剂和添加剂，包括无机填料、造孔剂、润湿剂、离子交换树脂等。已知用于氯-碱电解槽的合成隔膜可以通过用无机材料对其进行涂覆和/或浸渗来制备。然而，这些过程通常需要向预先形成的隔膜添加无机材料或涂层，因此，需要附加的处理、设备，并且增加了劳动和成本。因此，希望开发多孔的非石棉分隔体和形成这种分隔体的方法，该分隔体能控制分隔体的渗透性、孔尺寸和弯曲度，由此在氯-碱电解槽中提供了改良的均匀性、操作效率，以及降低的能耗，而无需另外的设备或处理步骤。发明概述在一个实施方案中，本发明涉及惰性的非石棉分隔体，该分隔体包含无机/聚合物纤条体(fibrid)和团聚体的复合材料，该复合材料包含约5重量％至约70重量％的有机卤碳化物(halocarbon)聚合物纤维以及约30重量％至约95重量％的细粉碎非有机微粒，所述非有机微粒牢固结合在所述复合纤条体和团聚体中；一定量的天然树胶增稠剂以提供在0,22sec"下为约6270-约590cP的粘度；和惰性无机微粒粉末，其中该惰性无机微粒保持与无机/聚合物纤条体和团聚复合物非结合，该无机微粒粉末具有不大于l.Onm的平均颗粒尺寸并且其存在量使得聚合物纤维与非结合的无机微粒的比例为约1至25。在另一实施方案中，本发明涉及在用于电解槽的多孔结构上形成惰性的非石棉分隔体的方法，该方法包括形成无机/聚合物纤条体和团聚体复合材料的含水浆料，该复合材料含有约5重量％至约70重量%的有机卤碳化物聚合物纤维以及约30重量％至约95重量％的细粉碎非有机微粒，所述非有机微粒牢固结合在所述复合纤条体和团聚体中，并且无机微粒与天然树胶增稠剂一起存在于该浆料中；向浆料中添加惰性无机微粒粉末，其中惰性无机微粒保持与无机/聚合物纤条体和团聚体复合物非结合，该无机微粒粉末具有不大于l.Ofiin的平均颗粒尺寸并且其存在量使得聚合物纤维复合物与非结合无机微粒的比例为约1至25;通过将分隔体浸入从浆料向多孔基材上沉积微粒材料；以约1.0-约7.5L/mii^ii^的受控流速对分隔体进行抽真空；从浆料中取出分隔体并持续约1分钟至约90分钟的时段，并再次将分隔体浸入浆料中持续约l分钟到约IO分钟的时段；在升高的温度下干燥沉积的分隔体；加热分隔体以允许有机复合纤条体、团聚体和非结合的无机微粒融合在一起；和在表面活性剂溶液中浸泡分隔体以使分隔体亲水。发明详述本发明的用于氯-碱电解槽的合成隔膜，其主要由有机纤维质聚合物和无机微粒制成。复合纤条体和团聚体的有用的有机聚合物前体包括任何适于对其中将使用该复合纤条体的操作条件具有化学和机械抵抗性的聚合物、共聚物、接枝聚合物或其组合，例如对暴露于电解化学物质如氢氧化钠、氯、次氯酸盐、次氯酸和盐酸引起的劣化的化学抵抗性。关于对该实例的机械抵抗性，应对聚合物进行选择使得该复合物能在高于常温下(例如在高达IOOT或更高的温度下)保持高模量，即对非弹性变形具有抵抗性。在一个实施方案中，这样的聚合物是包括氟的含闺素聚合物，例如含有氟或者含有氟和氯的聚合物，例如聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)聚合物、聚全氟乙烯、丙烯、聚三氟乙烯、聚氟代烷氧基乙.烯(PFA聚合物)、聚三氟氯乙烯(PCTFE聚合物)，以及氟三氟乙烯和乙烯的共聚物(CTFE聚合物)，且优选PTFE。将以微粒形式使用该聚合物，并且期望其包括颗粒，例如粉末、聚集体和团聚体，包括可在颗粒分散体且特别是胶体分散体中发现的粉末团聚体。其它有用的微粒形式包括细粒(granule)、碎块形(chunky-bodied)微粒、纤维和前述的混合物。当使用纤维时，优选使用短的碎块纤维或包括这些纤维的混合物。这里使用的术语"碎块纤维"典型具有基本上不超过100:1的长径比，且许多纤维更小，例如具有约10:1至20:1的比例，从而允许纤维在复合物制备中更容易"生长"。为了方便起见，所有这些聚合物微粒在这里可简称为复合纤条体和团聚体的"前体颗粒"。典型地，使用粉状聚合物的分散体，以便于复合纤条体和团聚体的生产，分散体的这些颗粒将具有细粉碎的特征，使得它们的尺寸范围为直径约0.05-200^m。例如，可以获得市售的微粒PTFE聚合物分散体，该聚合物分散体具有直径至多约0.5jim的聚合物颗粒。美国专利4,047,537中描述了这样的分散体。这些分散体具有亚微米尺寸的颗粒。这些分散体是亲水、带负电荷的胶体分散体，含有悬浮在水中的直径优选约0.05-约0.5pm的颗粒。然而，当在液体介质中使用时，可接受的是，该聚合物也可被这样的液体或液体混合物部分溶解或溶胀以及分散。另一有用的市售产品是氟聚合物粉末团聚体。市售的PTFE聚合物粉末的粉末团聚体可具有典型在约O.l-lOOfim范围内的团聚体平均颗粒尺寸。还期望该聚合物纤条体和团聚体前体可以是各种聚合物颗粒例如不同尺寸、长度和组成的细粒、纤维、原纤维和纤条体的混合物。这里使用的术语纤条体和原纤维具有基本上相同的含义，意指在它们的制备中使用了剪切作用。当使用混合物时，这些混合物的主要重量部分优选包括粒状形式即细粒、粉末或碎块形的颗粒，包括聚集体和团聚体。因此，纤维和纤条体微粒通常以少量存在于混合物中。聚合物颗粒与非有机微粒混合形成复合无机/聚合物纤条体和团聚体，使得无机和聚合物颗粒结合在一起。这种结合的非有机微粒是难熔的物质或物质的混合物，因为它将在复合纤条体和团聚体形成的物理条件下保持微粒完整性，同时对于聚合物基材是惰性的从而其不与该聚合物发生化学反应。由于惰性，该非有机物是能够在处理中与聚合物物理结合而不与这种聚合物发生化学反应的物质。通常根据复合纤条体产品的用途，该非有机物可以是纯净的或含有杂质，可以是天然的或是合成的，可以是单质或者结合形式的元素，可以是水合的等等，可在处理中发生变化，例如失去水合的水，可以一种或多种结晶形式被利用，并且可以非常硬，例如氧化锆，或者硬度较小例如滑石。适合的非有机物质包括氧化物、碳化物、硼化物、硅化物、硫化物、氮化物、硅酸盐、铝酸盐、陶瓷、金属陶瓷、碳或其混合物。还期望使用微粒金属和合金以及混合物，包括例如金属和金属氧化物的混合物。在优选的实施方案中，使用的无机微粒是氧化锆，这是由于其惰性性能，例如对在诸如2-14pH范围内与氯-碱电解槽的化学物质的化学反应为惰性。通常，具有或不具有杂质的天然存在的材料例如氧化锆是适合的，或它们可以以混合物形式使用。常见的微粒形式的氧化锆是重质、白色、非晶态的粉末，但也可以以晶体、融合聚集体或晶须的形式存在。所有这些微粒均可被利用。有待与聚合物颗粒混合以形成复合纤条体和团聚体的非有机微粒材料通常具有细粉碎的尺寸或尺寸分布。非有机微粒可以是小的碎屑，例如通常细于100目，在一个实施方案中为约150nm，而在另一实施方案中，细于约400目(36nm)。这里使用的筛目是美国筛序。在一个实施方案中，将使用氧化锆作为微粒材料。微粒材料通常以粉末形式进行利用，并且具有约0.4-约16nm的平均颗粒尺寸，且在一个实施方案中，平均颗粒尺寸约lpm。在一个实施方案中，结合的非有机微粒材料将在聚合物纤维/非有机复合物中占约10%-约99重量％。尽管可以对简单的干燥混合物进行成功处理以制备适宜的纤条体复合物，然而也可使用液体介质。可用于复合物制备的液体介质通常是含水的。这可以是仅为水。典型地，例如上文已经提及的市售聚合物分散体提供了液体介质。期望适宜的液体介质包括各种有机载体，包括醇类、烃类和g碳化物油以及液体的混合物，例如水和乙醇。因此，例如也可以使用非水的丙烯酸聚合物分散体，以及含水的分散体。通常，只要聚合物的量将无机微粒连接成无机聚合物复合纤维，则聚合物的任何用量都是足够的。该量将随所用聚合物的特性而变化，并且还将随着其物理形式而变化。所用聚合物的量也可以随着使用的无机物的种类和尺寸以及该复合纤维产品的期望用途而变化。通常，该聚合物包含约1.0-约90%且更通常为约5.0-约70%的无机-聚合物复合纤维总量，上述百分比均为重量百分比且全部基于干态。对于最为优选的复合纤维，Zr02-PTFE聚合物纤维，并且考虑作为氯-碱电解槽中的隔膜的最终用途，有利的是氧化锆的存在量将为主要重量，即超过产品的50重量％，并且在一个实施方案中，为了获得最好的亲水性能，Zr02-PTFE聚合物的重量比例为约2:1至约8:1。为了增进非有机聚合物复合纤维的形成，优选使用混合物中具有聚合物加无机物的混合物的纤维诱发基材。这种基材可用于增进聚合物纤维的形成或者保持聚合物纤维的形状，因此促进所需复合纤维的生产。优选地，纤维诱发基材是固体、粉状、惰性的材料，或者这样的材料的混合物，例如由于惰性不与该聚合物或无机物化学反应的材料或混合物。可以使用I族或II族金属盐。通常这种粉状材料为粒状形式。典型的基材材料是盐(NaCl)、CaZr03、氧化铝、石灰石、糖、砂、石墨等。在使用后，可以通过适于从纤维分离微粒的任何机械方式或其结合从复合纤维中除去基材颗粒，例如筛分，借此从纤维筛分出大的基材颗粒。在一个实施方案中，浆料将含有粘度改性剂或增稠剂以便使聚合物纤维/无机复合物保持悬浮。这种增稠剂可以包括各种天然树胶，例如黄原胶衍生物、文莱胶、阿拉伯树胶和Diutan树胶。增稠剂通常为粉末形式，并且以足够的量添加到水中以获得所需的粘度分布。粘度分布的范围是在0.22sec"下为约6270-约590cP，在2.2sec"下为约760-约115cP,并且在11sec"下为约185-约40cP。在一个实施方案中，增稠剂将占约0.5克/升(g/l)-约4.0g/1，并且在一个实施方案中，占约1.0g/1-约2.0g/1。本发明的一个重要方面是除存在于无机/聚合纤维复合物中的结合的非有机微粒外，添加非结合的细惰性无机微粒。虽然不希望受任何理论限制，但是基于已掌握的信息，已发现这种附加的非结合无机物显著降低分隔体的渗透性和孔尺寸，同时增加弯曲度，从而降低电解槽电压并提高生产效率。这里使用的非结合无机微粒可以是粉末形式的包含钛、铝、镁、钾和/或锆的氧化物或硅酸盐中的一种或多种的微粒，包括Ti02、Al2Os、ZrSi04、Mg(OH)2、KTi03和Zr02和其混合物。非结合无机微粒通常是亚微米尺寸的微粒，一个实施方案中其平均颗粒尺寸不大于l.Oum,且在优选的实施方案中不大于0.6nm。在一个实施方案中，在无机/聚合物纤维复合物中非结合无机微粒的存在量为约5-约90重量％，在一个实施方案中为约10-约75重量％。在一个实施方案中，聚合物纤条体和团聚体与非结合的无机微粒的比例为约1.0至约25.0。聚合物/纤维复合物也可包括其它材料，例如添加剂和试剂，特别是当聚合物以市售的分散体形式存在时，例如分散剂、消泡剂、润湿剂、稳定剂、抗微生物剂等。有用的稳定剂包括分散体稳定剂、紫外光稳定剂等以及染料或着色剂。典型的在混合物形成过程中不故意添加这些试剂，而是它们已在商业制备中包含于聚合物中。组分来制备的。s典型:，隔膜分隔体的组分:在液体介质例如水中的浆料构成。在一个实施方案中，用于沉积隔膜分隔体的浆料包含约50-约250g/l的总的可沉积固体，并且具有约9.0-11.5的pH。在另一实施方案中，本发明的浆料含有120-180g/l的总的可沉积固体。可通过向浆料中添加碱金属氢氧化物例如氢氧化钠来获得适合的pH。可通过诸如流动沉积、压力沉积的方法、这些技术的组合或本领域技术人员已知的其它技术从浆料组分的混合物向基材上沉积隔膜分隔体。所述基材可以包括网板(screen)、有孔板或衬垫构件例如薄膜或阴极。典型地，通过浸入浆料组分的混合物中随后对阴极电解液室抽真空以获得所需的滤液流速，对这样的阴极提供隔膜分隔体。在一个实施方案中，流速为约1.0-约7.5L/min*m2，而在一个实施方案中，流速为约3.0-约3.5L/min*m2。在一个实施方案中，直接在阴极上沉积隔膜分隔体。在已经获得浆料组分的均匀混合物之后进行沉积，并对有待进行涂覆的一个或多个阴极在浆料中进行初始浸入，可选地搅拌浆料，并对阴极室施加真空以获得所需的滤液流速。使用的真空逐渐增加以便保持滤液流速目标，并从0毫米汞柱增加到约650-750mm汞柱。继续沉积过程直到维持约508mm汞柱(20英寸)的最小真空持续约90分钟的时段。在一个实施方案中，沉积过程将包括在浆料组分混合物中的初始浸入后的浸渍步骤。为了进一步降低隔膜分隔体的渗透性，在初始沉积过程期间，将隔膜分隔体从浆料取出并保持约1分钟至约90分钟的时段。然后将隔膜分隔体再次浸入浆料中持续约1分钟至约10分钟的时段。可以按这种方式进行隔膜分隔体在浆料中的浸入和取出(通常伴随抽真空)至多约10次。在除去真空源后，这时对涂覆的基材例如阴极进行干燥。虽然可使用空气干燥，然而典型在升高的温度下干燥涂覆的基材，在一个实施方案中，约50'C至约130'C,在另一实施方案中，约70C至约100°C。在一个实施方案中干燥时间可以为约0.5小时至约4小时或更多时间内变化，但通常不超过3小时。在一个实施方案中制得的分隔体具有约2-约6毫米(mm)的厚度，且在一个实施方案中，获得约2.5-约4.5mm的厚度。在一个实施方案中，沉积隔膜的重量密度将具有约2-约15千克/平方米的每单位表面积重量，并且在一个实施方案中，约4.2-约5.2千克/平方米。在隔膜分隔体干燥之后，在一定温度下加热分隔体并持续一定时间，这取决于纤维复合物中使用的聚合物组分。通常，该温度和时间将足以使复合纤条体软化以融合邻接的纤条体、团聚体和未处理的无机粉末，但不足以导致聚合物材料的任何显著分解。可以通过将分隔体和涂覆基材插入烘箱中实现加热。重要的是，允许整个分隔体达到所需温度以确保最大和完全的聚合物融合。在纤维复合物含有PTFE聚合物的一个实施方案中，使用例如约300'C至约390X:的融合温度，而在另一个实施方案中使用约325C至约370X:。在一个实施方案中，加热时间为约0.5小时至约1.0小时，而在另一实施方案中，为约l.O小时至约1.5小时。应当理解的是，通过从最初的干燥温度逐渐升高温度到聚合物纤维将发生融合的随后温度来完成加热。此外，在一个实施方案中，可以进行加热过程使得加热发生在特定的温度下持续特定的时间段，随后加热到升高的温度并持续特定的时间段。在任一加热过程后，允许分隔体冷却到室温。在使用前，用表面活性剂处理隔膜分隔体。可以根据美国专利4，606，805中提出的过程或根据美国专利4，252，878提出的过程进行该处理。在一个实施方案中，利用氟化的表面活性剂，例如由E.I.DupontdeNemours&Co.以商标ZONYL市售的氟化表面活性剂。适合的全氟化烃是在其结构中具有全氟化烃链并且通式为F2C(CF2)mCH20(CH2CH20)nH的非离子氟表面活性剂，其中m为5-9且n为11。这种氟表面活性剂可以商标ZONYLFSN获得。通常以在异丙醇或异丙醇-水溶液中的浓度为约20-约50%固体的液体形式应用氟表面活性剂。在使用前，优选用水稀释该溶液，例如稀释到浓度约4%V/V。然后将分隔体浸入表面活性剂溶液中，并浸泡至多约48小时的延长时间段。在一个实施方案中，可以在真空下将分隔体浸入并允许浸泡持续较小的时间段例如约1小时。在浸泡之后，然后在约75"C-约80匸下干燥分隔体持续至多约8小时。这时涂覆隔膜或分隔体的阴极一般准备好组装到电解槽中。其上放置本发明的惰性非石棉隔膜分隔体的阴极通常是其上能直接沉积隔膜或在其上能放置通常为垫层(mat)形式的预成形隔膜的阴极。在一个实施方案中，该阴极实际上是多孔的，例如筛网、有孔薄板或金属网，通常由金属丝网板构成，并且限定出内部阴极电解液室。阴极结构材料包括本领域中已知的那些材料，例如镍、钢、铁和/或其合金。本发明的隔膜分隔体表现出降低的渗透性，是现有技术隔膜分隔体的1/2-1/3，因此允许提高的节能和产品效率，如下面的实施例所示。利用下面经验公式通过计算Pf(Perm因数)测定渗透性Pf(Perm因数)=(阳极电解液水平(cm)+阴极电解液水平(cm)M.333)/(CD[kA/m2p盐/苛性碱)现有技术隔膜分隔体的Perm因数典型小于17，且通常范围是14±6，而本发明的Perm因数通常大于17，且通常范围是20士10。实施例在下面的实施例中更具体地描述本发明，这些实施例仅意图进行举例说明，因为许多改变和变化对于本领域技术人员是显而易见的。实施例1在14升本发明溶液的浆料中，将21.00克(g)Diutan增稠剂(CPKelco产品)添加到14升(1)水中，同时使用PremierMillCorp.Dispersator利用高剪切搅拌机以2000-3000rpm的转速进行搅拌。这种溶液被称为"高剪切溶液"。持续混合约30分钟。用1NNaOH调节混合物的pH至10.9-11.3，同时继续混合。在混合30分钟之后，测量500ml高剪切混合物样品以记录粘度分布。使用具有第一(numberone)转子的Brookfield粘度计(表示弹簧类型的RV模型)测量粘度，且混合速度为1RPM，10RPM和50RPM(分别对应于0.22sec"、2.2sec"和llsec"的剪切速率)。取出另外2升高剪切混合物并留存。然后将剩余的约12L高剪切溶液以50-200rpm的低剪切进行混合。将2800克可商购自ELTECHSystemsCorporationGruppoDeNora的PMX纤维与12L高剪切溶液一起加入20L的聚丙烯(PP)容器中。然后使用桨式混合器，以低剪切(50-200RPM)对该溶液进行混合。在单独的4L烧杯中，称量840克氧化锆粉末，并与2L高剪切溶液混合。4吏用PremierMillCorp.Dispersator以高剪切(2000-3000RPM)将该溶液混合15分钟。然后将该混合物倒入PMX纤维混合物中，并以低剪切(50-200RPM)混合1小时。设计用于沉积实验室规模隔膜的实验室沉积装置配备有两个尺寸为7〃x7"x0.15〃的尼龙网板状带孔板阴极结构，将其浸没到浆料中，并使用FisherScientificMaximaCPlus真空泵，向该结构施加约75-100mmHg的低真空以便向阴极表面上沉积POLYRAMIX纤条体、团聚体和非结合的Zr02固体。通过调整滤液流速控制沉积垫层(即分隔体)的速率。通过调节具有夹具(clamp)的真空泵，调节滤液流速为3.0-3.5升/分钟/阴极面积m2。ll分钟后，从浆料中取出阴极/隔膜组件保持5分钟。将阴极/隔膜组件返回到浆料中，允许继续沉积持续2分钟。两分钟后，将阴极/隔膜组件第二次从浆料中取出保持20分钟，然后返回浆料中继续沉积持续2分钟。再次取出阴极/隔膜组件保持20分钟，然后返回浆料以完成隔膜沉积。保持28.43英寸Hg的最终干燥真空持续1小时。在获得"最终干燥真空"后，除去真空源，并将阴极和分隔体放入融合烘箱以引发PMX纤维/无机微粒的结合。在35分钟内升高温度到约100°C，并保温约240分钟的时段。然后在约125分钟的时段内升高温度到35(TC，并保温60分钟的时段。然后关闭烘箱，允许阴极/隔膜冷却到室温。对于样品B和C，干燥后的总隔膜重量密度分别是4.49和4.44Kg/m2(如下表1所示)。在4%V/VZonyl(pH调节到约11)的溶液中浸泡阴极/隔膜8小时，随后在约80X:干燥约8小时。将得到的隔膜和阴极放入实验隔膜氯-碱电解槽中，并在90X:的温度和1.5安培/平方英寸(ASI)的电流密度(CD)下工作3个月。电解槽具有300克/升的NaCl的盐水进料浓度，pH为约10。在工作后，由关于电解液对电解槽中电流密度和NaCl/NaOH比例进行微分的经验公式计算Perm因数(Pf)。较高的Pf表示较小渗透率的隔膜。结果汇总在表l中。样品A被认为是作为比较的标准合成隔膜。样品B-C依照本发明。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>因此，由表l的结果可以清楚，根据本发明制备的样品提供较小渗透的隔膜，并且制备电解槽产品的所需能量减少。实施例2在14升本发明溶液的浆料中，向14升(l)水中添加28.00克(g)Diutan增稠剂(CPKelco产品)，同时使用PremierMillCorp.Dispersator利用高剪切混合机以2000-3000rpm的转速进行搅拌。这种溶液被称为"高剪切溶液"。持续混合约30分钟。用INNaOH调节混合物的pH至10.9-11.3，同时持续混合。在混合30分钟之后，测量500ml高剪切混合物样品以记录粘度分布。使用具有第一转子的Brookfield粘度计(表示弹簧类型的RV模型)测量粘度，且混合速度为IRPM，10RPM和50RPM(分别对应于0.22sec"、2.2sec"和llsec"剪切速率)。取出另外2升高剪切混合物并留存。然后将剩余的约12L高剪切溶液以50-200rpm的低剪切进行混合。将4200克可商购自ELTECHSystemsCorporationGruppoDeNora的PMX纤维与12L高剪切溶液一起加入20L的聚丙烯(PP)容器中。然后使用桨式混合器，以低剪切(50-200RPM)对该溶液进行混合。在单独的4L烧杯中，称量210克氧化锆粉末，并与2L高剪切溶液混合。4吏用PremierMillCorp.Dispersator以高剪切(2000-3000RPM)将该溶液混合15分钟。然后将该混合物倒入PMX纤维混合物中，并以低剪切(50-200RPM)混合l小时。设计用于沉积实验室规模分隔体的实验室沉积装置配备有两个尺寸为7"x7〃x(U5〃的尼龙网板状带孔板阴极结构，将其浸没到浆料中，并使用FisherScientificMaximaCPlus真空泵，对该结构施加约75-100mmHg的低真空以便在阴极表面上沉积POLYRAMIX纤条体、团聚体和非结合的Zr02固体。通过调整滤液流速来控制沉积垫层(即分隔体)的速率。通过调节具有夹具的真空泵，调节滤液流速为3.0-3.5升/分钟/阴极面积[m21。18分钟后，从浆料中取出阴极/隔膜组件并保持5分钟。将阴极/隔膜组件返回到浆料中，允许继续沉积持续2分钟。两分钟后，将阴极/隔膜组件第二次从浆料中取出保持5分钟，然后返回浆料中继续沉积2分钟。再次取出阴极/隔膜组件保持20分钟，然后再次返回浆料继续沉淀持续2分钟以完成隔膜沉积。保持28.12英寸Hg的最终干燥真空持续1小时。在获得"最终干燥真空"后，除去真空源，并将阴极和分隔体放入融合烘箱中以引发PMX纤维/无机微粒的结合。在35分钟内升高温度到约100X:，并保温约240分钟的时段。然后在约125分钟的时段内升高温度到350。C，保温60分钟的时段。然后关闭烘箱，允许阴极/隔膜冷却到室温。对于样品D，干燥后的总隔膜重量密度是4.71Kg/m2(如下表2所示)。在4。/。V/VZonyl(pH调节到约11)的溶液中浸泡阴极/隔膜8小时，随后在约80C下干燥约8小时。将得到的隔膜和阴极放入实验隔膜氯-碱电解槽中，在卯X:的温度和1.5安培/平方英寸(ASI)的电流密度(CD)下工作3个月。电解槽具有300克/升NaCl的盐水进料浓度，且pH为约10。在工作后，由关于电解液对电解槽中电流密度和NaCl/NaOH比例进行微分的经验公式计算Perm因数(Pf)。较高的Pf表示较小渗透率的隔膜。结果汇总在表l中。样品A被认为是作为比较的标准合成隔膜。样品D依照本发明。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>因此，由表2结果可以清楚，根据本发明制备的样品提供了较小渗透的隔膜，制备电解槽产品所需的能量减少并且生产率提高。权利要求1.惰性的非石棉分隔体，该分隔体包括a)无机/聚合物纤条体和团聚体的复合材料，该复合材料含有约5重量％至约70重量％的有机卤碳化物聚合物纤维以及约30重量％至约95重量％的细粉碎非有机微粒，所述非有机微粒牢固结合在所述复合纤条体和团聚体中；b)一定量的天然树胶增稠剂以便提供在0.22sec-1下为约6270-约590cP的粘度；和c)惰性无机微粒粉末，其中惰性无机微粒保持与所述无机/聚合物纤条体和团聚体复合物非结合，该无机微粒粉末具有不大于1.0μm的平均颗粒尺寸，并且其存在量使得聚合物纤维复合物与非结合的无机微粒的比例为约1至25。2.权利要求1的分隔体，其中聚合物纤维为微粒形式，包括粉末、细粒、聚合物聚集体和团聚体、碎块形微粒、碎块纤维和其混合物。3.权利要求1的分隔体，其中复合纤条体具有约0.05-约200nm的直径。4.权利要求1的分隔体，其中非有机微粒具有细于约150nm的尺寸分布。5.权利要求l的分隔体，其中非有机微粒包括选自氧化物、硼化物、碳化物、硅化物、硫化物、氮化物、硅酸盐、铝酸盐、陶瓷、金属陶资、碳、金属氧化物、合金和其混合物中的至少一种微粒。6.权利要求l的分隔体，其中存在与复合纤维混合的纤维诱发基材，包括固体的粉状的惰性的材料。7.权利要求1的分隔体，其中天然树胶增稠剂包括黄原胶衍生物、文莱胶、阿拉伯树胶和Diutan树胶中的一种或多种。8.权利要求7的分隔体，其中天然树胶增稠剂的存在量为约0.5-约4.0g/1。9.权利要求1的分隔体，其中惰性无机微粒粉末包括钛、铝、镁、钾和锆的氧化物或硅酸盐中的一种或多种。10.权利要求9的分隔体，其中惰性无机微粒粉末包含平均颗粒尺寸不大于l.Onm的微粒。11.权利要求l的分隔体，其中在无机/聚合物纤维复合物中非结合的无机微粒的量占约5-约90重量％。12.权利要求l的分隔体，其中该分隔体具有约2-约6mm的厚度。13.在多孔结构上形成用于电解槽的惰性的非石棉分隔体的方法，该方法包括形成无机/聚合物纤条体和团聚体复合材料的含水浆料，该复合材料含有约5重量％至约70重量％的有机卣碳化物聚合物纤维以及约30重量％至约95重量％的细粉碎的非有机微粒，所述非有机微粒牢固结合在所述复合纤条体和团聚体中，且无机微粒与天然树胶增稠剂一起处于所述浆料中；向浆料添加惰性无机微粒粉末，其中该惰性无机微粒保持与无机/聚合物纤条体和团聚体复合物非结合，该无机微粒粉末具有不大于l.Onm的平均颗粒尺寸，并且其存在量使得聚合物纤维复合物与非结合的无积i;敞粒的比例为约1至25;通过浸渍分隔体，由浆料向多孔基材上沉积微粒材料；以约1.0-约7.5L/mii^m2的受控流速对分隔体进行抽真空；从浆料中取出分隔体并保持约1分钟至约卯分钟的时段，并再次将分隔体浸入浆料中持续约l分钟到约IO分钟的时段；在升高的温度下干燥沉积的分隔体；加热分隔体以允许有机复合纤条体、团聚体和非结合的无机微粒融合在一起；和将分隔体浸泡在表面活性剂溶液中以使分隔体亲水。14.权利要求13的方法，其中浆料包含约50-约250g/l的总的可沉积固体。15.权利要求13的方法，其中通过流动沉积、压力沉积或其组合中的一种或多种向多孔基材上沉积颗粒。16.权利要求15的方法，其中多孔基材包括网板、穿孔板或衬垫构件中的一种或多种。17.权利要求13的方法，其中流速是约3.0-约3,5L/min*m2。18.权利要求13的方法，其中在至多约750mm汞柱的压力下保持流速。19.权利要求18的方法，其中继续颗粒沉积直到保持508mm汞柱的最小真空持续约90分钟的时段。20.权利要求13的方法，其中在约50-约130T的温度下干燥分隔体持续约0.5-约4小时的时间。21.权利要求13的方法，其中在约300-约390T的温度下加热分隔体持续约0.5-约1.5小时的时间。22.权利要求13的方法，其中将分隔体浸泡在包括氟化表面活性剂的表面活性剂中持续至多8小时的时间，接着在约75-约80匸的温度下干燥持续至多约48小时的时间。23.权利要求13的方法，其中沉积隔膜的每单位表面积的重量是约2-约15千克/平方米。全文摘要本发明涉及惰性的非石棉分隔体及其制备方法，该分隔体包含无机/聚合物纤条体和团聚体的复合材料，该复合材料含有约5重量％至约70重量％的有机卤碳化物聚合物纤维以及约30重量％至约95重量％的细粉碎非有机微粒，其中该非有机微粒牢固结合在所述复合纤条体和团聚体中；一定量的天然树胶增稠剂以提供在0.22sec^-1下为约6270至约590cP的粘度；和惰性无机微粒粉末，其中惰性无机微粒粉末保持与无机/聚合物纤条体和团聚复合物非结合，该无机微粒粉末具有不大于1.0μm的平均颗粒尺寸，并且其存在量使得聚合物纤维复合物与非结合的无机微粒的比例为约1至25。文档编号C25B13/08GK101258627SQ200680032837公开日2008年9月3日申请日期2006年9月7日优先权日2005年9月9日发明者D·J·瓦斯科维奇,E·S·卡济米尔,M·S·莫特斯,N·J·托姆巴,R·L·罗米内,T·F·弗洛尔凯维奇申请人:德诺拉工业有限公司