T-SDMS 010-2024 制備四甲基氫氧化銨用全氟離子交換膜

CCSG31Perfluorinatedionexchangemembraneforproducing2024-06-12發(fā)布T/SDMS010—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由山東東岳高分子材料有限公司提出。本文件由山東省膜學(xué)會歸口。本文件起草單位：山東東岳高分子材料有限公司、山東東岳未來氫能材料股份有限公司、山東理工大學(xué)、聊城大學(xué)、淄博市計量技術(shù)研究院、淄博市標(biāo)準(zhǔn)化研究院、渤海石油裝備（天津）新世紀(jì)機(jī)械制造有限公司、華北電力大學(xué)、山東森榮新材料股份有限公司、信聯(lián)電子材料科技股份有限公司。本文件主要起草人:張永明、王麗、孟秀霞、丁磊、張志寧、高濤、薛潔、陳曉紅、胥平、楊杰、陳越、張憲璽、楊春雷、孔星、薛帥。1T/SDMS010—2024制備四甲基氫氧化銨用全氟離子交換膜本文件規(guī)定了制備四甲基氫氧化銨（TMAH）用全氟離子交換膜（以下簡稱“全氟離子交換膜”）的規(guī)格、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則以及標(biāo)簽、標(biāo)志、隨行文件、包裝、運(yùn)輸和貯存等內(nèi)容。本文件適用于電解法制備TMAH的增強(qiáng)型全氟離子交換膜。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T191包裝儲運(yùn)圖示標(biāo)志GB/T454紙耐破度的測定GB/T1040.3—2006塑料拉伸性能的測定第3部分：薄膜和薄片的試驗條件GB/T16578.2塑料薄膜和薄片耐撕裂性能的測定第2部分:埃萊門多夫(Elmendor)法GB/T30295氯堿工業(yè)用全氟離子交換膜通用技術(shù)條件GB/T30296—2013氯堿工業(yè)用全氟離子交換膜測試方法GB/T30297氯堿工業(yè)用全氟離子交換膜應(yīng)用規(guī)范3術(shù)語和定義GB/T30295和GB/T30297界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1溶脹率swellingrate樣品在一定的溫濕度條件下浸泡一段時間后，相對于干膜狀態(tài)下，其橫向、縱向和厚度方向（記為Z軸方向）的尺寸變化率。4規(guī)格全氟離子交換膜常用規(guī)格如表1所示。表1全氟離子交換膜常用規(guī)格2T/SDMS010—2024表1全氟離子交換膜常用規(guī)格（續(xù)）5技術(shù)要求5.1外觀要求5.1.1全氟離子交換膜表面應(yīng)平整無折痕、無機(jī)械損傷、肉眼可見無色差、雜質(zhì)點等，表面文字及圖案標(biāo)識應(yīng)清晰完整。5.1.2增強(qiáng)網(wǎng)布應(yīng)無脫離現(xiàn)象。5.2尺寸允許偏差全氟離子交換膜的尺寸允許偏差應(yīng)符合表2的要求。表2尺寸允許偏差±20±205.3理化指標(biāo)全氟離子交換膜的理化指標(biāo)應(yīng)符合表3的要求。表3理化指標(biāo)3T/SDMS010—2024表3理化指標(biāo)（續(xù)）2）6試驗方法6.1外觀檢驗將全氟離子交換膜取出并平鋪在檢測平臺上，在自然光或40W日光燈下目視檢驗。6.2尺寸允許偏差按照GB/T30296—2013中3.2規(guī)定的方法進(jìn)行。6.3物理性能測試6.3.1針孔檢測按照GB/T30296—2013中3.2規(guī)定的方法進(jìn)行。6.3.2拉伸強(qiáng)度按GB/T1040.3－2006中6.1.1規(guī)定的方法制備2型試樣并測試試樣的拉伸強(qiáng)度，橫向和縱向樣品各10個。最終結(jié)果以橫向、縱向拉伸強(qiáng)度的平均值表示。6.3.3耐撕裂性按GB/T16578.2規(guī)定的方法制備矩形試樣并測試試樣的耐撕裂性，橫向和縱向樣品各10個。最終結(jié)果以橫向、縱向拉伸強(qiáng)度的平均值表示。6.3.4耐破度按GB/T454規(guī)定的方法進(jìn)行。6.3.5耐堿強(qiáng)度保持率6.3.5.1測試儀器電子萬能試驗機(jī)：精度0.01N；恒溫水浴鍋：精度為0.5℃。6.3.5.2樣品制備按如下步驟制備樣品：a)隨機(jī)抽取一批產(chǎn)品，裁切一塊樣品，尺寸為500mm（縱向）×1000mm（橫向），取樣位置與產(chǎn)品邊緣距離不小于30cm。b)將樣品沿著縱向方向裁切為兩條尺寸為250mm（橫向）×500mm（縱向）的樣品，標(biāo)記為I號和II號。c)將樣品沿著橫向方向裁切為兩條尺寸為250mm（縱向）×500mm（橫向）的樣品，標(biāo)記為III號和IV號。4T/SDMS010—20246.3.5.3測試步驟測試步驟如下：a)I號樣品和III號樣品在溫度為23℃±2℃,相對濕度為（50±5的環(huán)境中放置24h。按本文件中6.3.2的規(guī)定分別測試試樣在縱向和橫向方向的拉伸強(qiáng)度δI和δIII。b)II號樣品和IV號樣品在溫度為70℃±1℃,25%質(zhì)量百分比濃度的TMAH溶液中處理24h后，在去離子水中充分沖洗至洗液中性，使用濾紙充分擦凈表面明水，在50℃烘箱中干燥30min，放置在溫度為23℃±2℃,相對濕度為（50±5）％的環(huán)境中靜置12h。按本文件中6.3.2的規(guī)定分別測試試樣在縱向和橫向方向的拉伸強(qiáng)度δII和δIV。6.3.5.4結(jié)果計算式中：η1——縱向方向耐堿強(qiáng)度保持率，單位為%;δII——II號樣品拉伸強(qiáng)度，單位為兆帕（MPaδI——I號樣品拉伸強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）。式中：η2——橫向方向耐堿強(qiáng)度保持率，單位為%;δIV——IV號樣品拉伸強(qiáng)度，單位為兆帕（MPaδIII——III號樣品拉伸強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）。6.3.6溶脹率6.3.6.1測試儀器測厚儀：精度0.1μm；游標(biāo)卡尺：精度0.02mm；恒溫水浴鍋：精度0.5℃。6.3.6.2樣品制備按以下步驟制備樣品：a)隨機(jī)抽取一批產(chǎn)品，裁切一塊樣品，尺寸為300mm（縱向）×100mm（橫向），取樣位置與產(chǎn)品邊緣距離不小于30cm，樣品表面無褶皺、缺陷和破損。b)將樣品沿著橫向方向裁切為三個尺寸為100mm（縱向）×100mm（橫向）的樣品，標(biāo)記為1號、2號和3號。6.3.6.3測試方法測試步驟如下：a)將樣品在溫度為23℃±2℃,相對濕度為（50±5）%的恒溫恒濕環(huán)境中放置12h。b)在上述恒溫恒濕環(huán)境中，用測厚儀測試每個樣品的厚度d0，用游標(biāo)卡尺測定每個樣品的橫向方向和縱向方向邊長，分別記為L0橫向和L0縱向。5T/SDMS010—2024c)將樣品放入23℃±0.5℃的恒溫水浴中，保持時間至少2h。d)將樣品平穩(wěn)地從恒溫水浴中取出，將其平鋪于測量平臺，并迅速測量其橫向方向和縱向方向尺寸，記為L1橫向和L1縱向，用測厚儀測量其Z軸方向的厚度d1。注：恒溫水浴中的水，為二級純水。全氟陽離子交換膜在純水及其他介質(zhì)中的6.3.6.4結(jié)果計算根據(jù)樣品橫向和縱向邊的尺寸數(shù)據(jù)，按照公式（3）、公式（4）和公式（5）計算樣品的橫向、縱向和Z軸方向溶脹率：η橫向=(L1橫向-L0橫向)/L0橫向×100%…………………(3)式中：η橫向——橫向溶脹率，單位為%；L1橫向——浸泡后樣品的橫向方向尺寸，單位為毫米(mm)；L0橫向——樣品橫向方向的初始尺寸，單位為毫米(mm)。η縱向=(L1縱向-L0縱向)/L0縱向×100%………………(4)式中：η縱向——縱向溶脹率，單位為%；L1縱向——浸泡后樣品的縱向方向尺寸，單位為毫米(mm)；L0縱向——樣品縱向方向的初始尺寸，單位為毫米(mm)。ηd=(d1-d0)/d0×100%………(5)式中：ηd——Z軸方向溶脹率，單位為%；d1——浸泡后樣品的厚度尺寸，單位為微米(μm)；d0——樣品的初始厚度尺寸，單位為微米(μm)。計算3個樣品的算術(shù)平均值作為最終測試結(jié)果。6.3.7面電阻按照GB/T30296－2013中3.3.8規(guī)定的方法進(jìn)行。6.3.8電流效率6.3.8.1測試儀器鉗形電流表：精度0.01A；分析天平：精度為0.0001g。6.3.8.2樣品制備隨機(jī)抽取一批產(chǎn)品，裁切一塊樣品，尺寸為30mm（縱向）×30mm（橫向），取樣位置與產(chǎn)品邊緣距離不小于30cm。6.3.8.3測試步驟6T/SDMS010—2024測試步驟如下：a)運(yùn)行前，全氟離子交換膜陽極側(cè)注入質(zhì)量百分比濃度21%的四甲基碳酸氫銨溶液，陰極側(cè)注入質(zhì)量百分比濃度25%的TMAH溶液。b)開車時初始電流密度小于1.0kA/m2時，應(yīng)在30min內(nèi)升到目標(biāo)電流。c)當(dāng)有電流通過全氟離子交換膜時,陽極側(cè)溶液濃度應(yīng)為15%~21%、溫度應(yīng)為30℃~70℃;陰極側(cè)溶液濃度應(yīng)為23%~26%、溫度應(yīng)為30℃~70℃。d)通過全氟離子交換膜的電流方向應(yīng)從陽極側(cè)到陰極側(cè)，運(yùn)行電流密度應(yīng)不高于3kA/m2。e)陰極液濃度通過高位槽進(jìn)行調(diào)整。濃度穩(wěn)定后，收集3h陰極液，通過分析天平稱重Qr。f)運(yùn)行前/中，全氟離子交換膜應(yīng)始終保持濕潤。6.3.8.4結(jié)果計算式中：η1——陰極堿電流效率，單位為%；Qr——運(yùn)行時間內(nèi)折100%TMAH實際產(chǎn)量，單位為克(g)；Qt——運(yùn)行時間內(nèi)折100%TMAH理論產(chǎn)量，單位為克(g)。式中：Qt———運(yùn)行時間內(nèi)折100%TMAH理論產(chǎn)量，單位為克(g)；K———TMAH電化學(xué)當(dāng)量，取值3.401，單位為g/（A·ht———陰極液收集時間，單位為小時（hI———電流，單位為安培(A)；c———實測陰極液質(zhì)量百分濃度，單位為%。7檢驗規(guī)則7.1組批用同一批次樹脂、同一工藝條件制成的同一類型、同一規(guī)格的全氟離子交換膜為一批。7.2抽樣方案外觀及尺寸偏差檢測項目從每批產(chǎn)品中任取三張；理化指標(biāo)檢驗項目從外觀及尺寸偏差合格的產(chǎn)品中隨機(jī)抽取一張。7.3合格的判定7.3.1.1外觀和尺寸偏差按5.1和5.2進(jìn)行判定。理化指標(biāo)應(yīng)全部滿足5.3的要求。7.3.1.2外觀或尺寸偏差不符合本文件要求，判定該樣品不合格，從批中剔除。7.3.1.3理化指標(biāo)如有一項不符合本文件要求時，重新在該批次剩余產(chǎn)品中抽取樣本對不符合項進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢合格，判該批產(chǎn)品合格，復(fù)檢不合格，則判該批產(chǎn)品不合格。7.3.1.4理化指標(biāo)有兩項以上不符合本文件要求時，判該批產(chǎn)品不合格。7T/SDMS010—20248標(biāo)簽、標(biāo)志和隨行文件8.1.1標(biāo)簽產(chǎn)品的內(nèi)包裝上應(yīng)粘貼清晰的標(biāo)簽，內(nèi)容包括：a)產(chǎn)品名稱；b)規(guī)格型號；c)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)編號；d)數(shù)量；e)生產(chǎn)單位名稱；f)地址；g)生產(chǎn)日期或批號。8.1.2標(biāo)志產(chǎn)品的外包裝上應(yīng)有牢固清晰的標(biāo)志，標(biāo)明產(chǎn)品名稱及“禁止翻滾”、“怕曬”、“怕雨”等儲運(yùn)標(biāo)志，儲運(yùn)標(biāo)志應(yīng)符合GB/T191的規(guī)定。8.2隨行文件隨行文件應(yīng)包含產(chǎn)品合格證和檢測報告。檢測報告的內(nèi)容包括：報告日期；產(chǎn)品名稱；牌號；規(guī)格；數(shù)量；批號；執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；檢驗項目；檢驗結(jié)果；檢驗人員。8.3包裝8.3.1內(nèi)包裝8.3.1.1全氟離子交換膜纏繞包裝，將膜纏繞在中心PVC塑料直管中部，封裝在聚乙烯袋中，直管兩端使用環(huán)狀泡沫固定。將以上裝置放置在PVC筒中，PVC蓋封口，黑色膠帶固定，桶內(nèi)剩余空間使用圓柱型泡沫填充，防止膜在桶內(nèi)晃動。8.3.1.2中心PVC直管應(yīng)整根、無接縫，不得有彎曲。8.3.1.3PVC筒表面標(biāo)明產(chǎn)品名稱、規(guī)格、注意事項。8.3.2外包裝全氟離子交換膜宜按30筒/箱的規(guī)格裝箱，密封好，防止損壞產(chǎn)品。8.4運(yùn)輸產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中膜輥軸兩端應(yīng)進(jìn)行限位處理，避免運(yùn)送過程全氟離子交換膜層間滑移