Abstract
離子交換膜不僅是現代分離程序中的一種重要材料，在電化學電池中，它也扮演著重要角色。本研究採聚乙烯為基質，利用輻射接枝聚合法合成磺酸型及羧酸型離子交換膜。實驗所用基質分別有高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、高低密度混合聚乙烯膜及聚乙烯布。磺酸型薄膜是利用同時照射法，將苯乙烯接枝於聚乙烯膜，並聚合膜再經由萃取及磺酸化後可得到多孔型及緻密型交換膜。實驗首先研究照射線量、單體濃度、稀釋劑及硫酸等在不同的基質中對接枝聚合速率的影響，實驗顯示在聚乙烯一苯乙烯一甲苯系統中，接枝速率隨單體濃度之增加而呈指數增加。而改以甲醇當稀釋劑後，接枝速率即有顯著增加；在聚乙烯一苯乙烯一甲醇系統中，接枝速率常在某一單體濃度呈極大而後又逐漸減小，硫酸的加入更可使接枝率提高。並聚合膜經萃取及磺酸化後，發現膜電阻顯者下降。電子顯微鏡觀察膜面證實部份膜變成多孔型可供鉛酸電池當隔離膜使用，而部份膜仍呈緻密型，且具有高的離子選擇性，因此可考慮應用於電透析（electrodialysis ）分離用途上。羧酸型的薄膜是把聚乙烯膜先經輻射線照射，再移入含有Mohr's salt 的丙烯酸（或甲基丙烯酸）單體溶液中進行接枝聚合反應。接枝率隨反應時間而增加，當接枝率曲線呈飽和持平狀時的接枝率稱為末期接枝率。實驗顯示增加照射線量時，末期接枝率的增加率略小於其照射線量的增加率，基膜的結晶度顯然是一項重要因素。實驗中也探討輻射照射後，接枝反應前基膜置放時間的影響。已接枝後的薄膜經轉化成羧酸鹽型式後，分別測其KOH 滲透性、膜電阻、膜選擇性、抗張強度等。測試結果顯示，適用於銀鋅電池當隔離膜的接枝共聚合膜已成功的開發，而甲基丙烯酸接枝膜更優於丙烯酸接枝膜。