离子传导膜的制造方法及制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供以短时间制造杂质减少了的离子传导膜的制造方法。并且，提供能够减少处理溶液的使用量的、小型化的离子传导膜的制造装置。为了实现上述目的，本发明专利技术的制造方法具有以下结构。即，离子传导膜的制造方法，其是包含具有离子性基团的聚合物的离子传导膜的制造方法，所述离子传导膜的制造方法包括多次使前体膜与酸处理溶液或碱处理溶液接触的液体处理工序，所述前体膜包含所述离子性基团与杂质离子形成盐的状态的聚合物，并且所述多次的液体处理工序中，第二次以后的液体处理工序中的液体处理时间比初次的液体处理工序中的液体处理时间短。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子传导膜的制造方法及制造装置
本专利技术涉及离子传导膜的制造方法及制造装置。
技术介绍
以离子交换膜、高分子电解质膜等为代表的离子传导膜是具有离子传导性和电绝缘性的功能膜。离子交换膜包括具有阳离子(正离子，Cation)传导性的阳离子交换膜和具有阴离子(负离子，Anion)传导性的阴离子交换膜。阳离子交换膜、阴离子交换膜组合各自的特征而被广泛地用于电解工业领域，并且，也开始在药品制造等要求高品质的用途中应用。另外，最近也期待扩大具有氢离子传导性、氢氧化物离子传导性的高分子电解质膜的利用。高分子电解质膜以涂布或转印有催化剂的带有催化剂的电解质膜以及安装有电极的膜电极复合体的形式，用于将氢、烃转化为电能的固体高分子型燃料电池、由水制造氢的氢制造装置、电化学式氢压缩装置等。为了促进燃料电池的普及、有效利用氢能，要求不仅高品质化、而且低成本的量产制造法、制造装置。作为离子传导膜的离子交换膜、高分子电解质膜，通常包含具有离子性基团的聚合物。对于向聚合物中导入离子性基团的方法，大致分类，存在如下方法：使用具有离子性基团的单体来聚合成聚合物的方法；通过高分子反应向聚合物中导入离子性基团的方法；将聚合物制膜后同样地采用高分子反应向膜形状的聚合物中导入离子性基团的方法。所有方法中，离子性基团在合成反应的过程中与金属离子、卤素离子等抗衡离子(Counterion)形成盐(离子对(Ionpair))，因此需要最终通过酸处理将金属离子交换为氢离子、或通过碱处理将卤素离子交换成氢氧化物离子来制成能够呈现功能的离子传导膜。以下，在本说明书中，将包含这样的聚合物(即，离子性基团与杂质离子和对离子形成盐的聚合物)、通过酸溶液、碱溶液等液体处理成为离子传导膜之前的状态的膜，称为“前体膜”。通过上述方法制造离子传导膜时，如果离子传导膜中金属离子、卤素离子等以杂质的形式残留，则成为离子传导性、电绝缘性特性降低、耐久性劣化的主要原因。但是，为了降低离子传导膜中的金属离子、卤素离子等杂质离子浓度，需要在液体处理中使用大量处理溶液，这成为削减制造成本的障碍。作为用于削减上述处理溶液的使用量的技术，专利文献1中，作为在酸处理中将前体膜分数次浸渍在酸性溶液中的高分子电解质膜的制造方法，公开了烃系高分子电解质膜的液体处理方法，其中，将膜级联(cascade)搬送至充满了酸性溶液的多个浸渍槽中，一边使酸性溶液在与膜的搬送方向相反的方向上以级联方式溢出一边进行连续供给。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013－56993号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，如专利文献1所述，分多次浸渍到酸性溶液中时，存在如下课题，即，浸渍时间与浸渍次数成比例地延长，并且液体处理槽也同样地与浸渍次数成比例地大型化。本专利技术的目的在于提供以短时间制造杂质减少了的离子传导膜的制造方法。并且，提供能够减少处理溶液的使用量的、小型化的离子传导膜的制造装置。用于解决课题的手段用于解决上述课题的本专利技术如下所示。即，本专利技术的离子传导膜的制造方法是包含具有离子性基团的聚合物的离子传导膜的制造方法，所述离子传导膜的制造方法包括多次使前体膜与酸处理溶液或碱处理溶液接触的液体处理工序，所述前体膜包含所述离子性基团与杂质离子形成盐的状态的聚合物，并且，在所述多次的液体处理工序中，第二次以后的液体处理工序中的液体处理时间比初次的液体处理工序中的液体处理时间短。另外，本专利技术的离子传导膜的制造装置是包含具有离子性基团的聚合物的离子传导膜的制造装置，所述离子传导膜的制造装置具有多个使前体膜与酸处理溶液或碱处理溶液接触的液体处理槽，所述前体膜包含所述离子性基团与杂质离子形成盐的聚合物，并且，所述多个液体处理槽中，第二次以后的液体处理槽比初次的液体处理槽小。专利技术效果根据本专利技术，能够以短时间制造杂质离子减少了的离子传导膜，能够将制造装置小型化。附图说明[图1]是表示用于实施本专利技术的制造方法的制造装置的一实施方式的图。[图2]是表示图1所示的制造装置中的比第1液体处理槽小型化的第2液体处理槽以及第3液体处理槽的一实施方式的模式图。[图3]是表示本专利技术的制造装置的一实施方式的图。[图4]是表示本专利技术的制造装置的液体处理部中的、从液体处理槽溢出的处理溶液循环至液体供给槽的各实施方式的模式图。具体实施方式本专利技术的离子传导膜的制造方法是包含具有离子性基团的聚合物的离子传导膜的制造方法，所述离子传导膜的制造方法包括多次使前体膜与酸处理溶液或碱处理溶液接触的液体处理工序，所述前体膜包含所述离子性基团与杂质离子形成盐的状态的聚合物，并且，所述多次的液体处理工序中，第二次以后的液体处理工序中的液体处理时间比第一次的液体处理时间短。本专利技术中，前体膜在多次液体处理工序的任意阶段形成离子传导膜，在本专利技术中为了方便而将多次液体处理工序全部结束前的膜称为前体膜，将多次液体处理工序全部结束后的膜称为离子传导膜。以下，适当地参照图1及图2所示的制造装置的实施方式，对本专利技术的离子传导膜的制造方法(以下，有时简称为“本专利技术的制造方法”)进行说明，但本专利技术并不受这些制造装置的实施方式的任何限定。通过本专利技术制造的离子传导膜中所包含的聚合物的基本骨架没有特殊的限定，但作为优选例，可以举出以全氟亚烷基为代表的氟系聚合物、聚苯醚、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚砜、聚醚醚砜、聚醚氧化膦、聚醚醚氧化膦、聚苯硫醚、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚咪唑、聚噁唑、聚亚苯基等具有芳香族烃骨架的聚合物。另外，也可以举出将苯乙烯、乙基苯乙烯、乙烯基吡啶、乙烯基吡嗪、二乙烯基苯、二乙烯基甲苯、二乙烯基二甲苯、三乙烯基苯等聚合而得到的聚合物或者共聚物。所谓具有离子性基团的聚合物，是上述基本骨架中键合有离子性基团的聚合物。离子性基团大致可分为阳离子性基团和阴离子性基团。在具有阳离子传导性的阳离子交换膜中，使用具有阴离子性基团的聚合物，通过阴离子性基团和阳离子形成离子对而具有阳离子交换功能。在具有阴离子传导性的阴离子交换膜中，使用具有阳离子性基团的聚合物，通过阳离子性基团与阴离子形成离子对而具有阴离子交换功能。作为具有阴离子性基团的聚合物的阴离子性基团，只要具有阳离子交换功能、发挥阳离子传导性即可，没有特殊限制。作为阴离子性基团的优选例，可以举出磺酸基(－SO2(OH))、硫酸基(－OSO2(OH))、磺酰亚胺基(－SO2NHSO2R(R表示有机基团。))、膦酸基(－PO(OH)2)、磷酸基(－OPO(OH)2)、羧酸基(－CO(OH))、全氟磺酸基(－O－(CF2)nSO2(OH))。另外，具有阴离子性基团的聚合物也可以是具有2种以上上述基团的聚合物。对于具有阴离子性基团的聚合物而言，从氢离子传导度高的方面考虑，更优选具有包含全氟磺酸基的磺酸基、磺酰亚胺基、硫酸基或膦酸基中的任意基团，从耐水解性的方面考虑，最优选具有全氟磺酸基或者磺酸基。作为具有阳离子性基团的聚合物的阳离子性基团，只要具有阴离子交换功能、发挥阴离子传导性即可，没有特别限制。作为阳离子性基团的优选例，可以举出叔氨基、季铵基、叔鏻基、季鏻基。另外，具有阳离子性基团的聚合物也可以是具有2种以上上述基团的聚合物。对于具有阳离子性基团的聚合物而言，从氢氧化物离子传导度高的方面考虑，更优选具有季铵基、季鏻基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.离子传导膜的制造方法，其是包含具有离子性基团的聚合物的离子传导膜的制造方法，所述离子传导膜的制造方法包括多次使前体膜与酸处理溶液或碱处理溶液接触的液体处理工序，所述前体膜包含所述离子性基团与杂质离子形成盐的状态的聚合物，并且，所述多次的液体处理工序中，第二次以后的液体处理工序中的液体处理时间比初次的液体处理工序中的液体处理时间短。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.15 JP 2016-0256321.离子传导膜的制造方法，其是包含具有离子性基团的聚合物的离子传导膜的制造方法，所述离子传导膜的制造方法包括多次使前体膜与酸处理溶液或碱处理溶液接触的液体处理工序，所述前体膜包含所述离子性基团与杂质离子形成盐的状态的聚合物，并且，所述多次的液体处理工序中，第二次以后的液体处理工序中的液体处理时间比初次的液体处理工序中的液体处理时间短。2.如权利要求1所述的离子传导膜的制造方法，其中，所述第二次以后的液体处理工序中的液体处理时间为初次的液体处理工序中的液体处理时间的三分之二以下。3.离子传导膜的制造装置，其是包含具有离子性基团的聚合物的离子传导膜的制造装置，所述离子传导膜的制造装置具有多个使前体膜与酸处理溶液或碱处理溶液接触的液体处理槽，所述前体膜包含所述离子性基团与杂质离子形成盐的聚合物，并且，所述多个液体处理槽中，第二次以后的液体处理槽比初次的液体处理槽小。4.如权利要求3所述的离子传导膜的制造装置，其中，所述第二次以后的液体处理槽的内尺寸容积是所述初次的液体处理槽的内尺寸容积的三分之二以下。5.如权利要求3或4所述的离子传导膜的制造装置，其中，所述离子传导膜的制造装置具备前体膜的液体处理部，所述前体膜的液体处理部具有液体处理槽及与...

【专利技术属性】
技术研发人员：福田诚司，薮内友子，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP