超薄低阻氯碱全氟离子交换膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超薄低阻氯碱全氟离子交换膜及其制备方法，属于离子交换膜技术领域。本发明专利技术所述的离子交换膜，包括基膜，基膜的两面设有功能表面涂层，基膜由全氟磺酸聚合物层和全氟羧酸聚合物层组成，全氟磺酸聚合物层内设有多孔无纺聚合物层；功能表面涂层为全氟离子聚合物与金属氧化物的混合物构成的多孔粗糙结构。本发明专利技术所述的离子交换膜，不仅在提高交换膜机械强度的同时，降低了膜体电阻，而且降低了膜表面对气泡的粘附力，还提高了膜表面的有效电解面积，减少了局部极化现象，适合在新型高电流密度条件下的零极距电解槽中运行，可显著降低槽电压，降低能耗；本发明专利技术同时提供了简单易行的制备方法。

Ultrathin and low resistance perfluorinated ion exchange membrane for chlor alkali and its preparation

【技术实现步骤摘要】
超薄低阻氯碱全氟离子交换膜及其制备方法
本专利技术涉及一种超薄低阻氯碱全氟离子交换膜及其制备方法，属于离子交换膜

技术介绍
在离子膜法氯碱生产中，为实现在高电流密度、低槽电压、与碱液浓度高的条件下进行电解，以达到提高生产率与降低电耗的目的，其关键在于缩短离子膜与电极间的距离，以降低其槽电压，使窄极距型的离子膜电解工艺达到实用化。随着技术的不断进步，零极距电解槽已得到广泛应用，但当电极间的距离减少到小于2mm时，由于膜与阴极紧贴，而使膜面上粘附的氢气泡难于释放，故在面向阴极的膜面上积聚了大量的氢气泡。气泡阻碍了电流通道，使膜的有效电解面积减少，导致膜面上电流分布不均，局部极化作用明显增加。由此，反而使膜电阻与槽电压急剧增大，其电解电耗显著升高。为了克服气泡粘附所带来的缺点，使粘附的气泡可以从膜表面快速释放，开发了亲水涂层方法。通过在膜表面制备一层由无机微纳米颗粒和具有离子传导功能的树脂，使膜表面粗糙化，能有效减少气泡的粘附。专利CA2446448、CA2444585介绍了采用无机材料为填充料制备了粗糙的亲水涂层，专利CN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，包括基膜，基膜的两面设有功能表面涂层，基膜由全氟磺酸聚合物层和全氟羧酸聚合物层组成，其特征在于：全氟磺酸聚合物层内设有多孔无纺聚合物层；功能表面涂层为全氟离子聚合物与金属氧化物的混合物构成的多孔粗糙结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，包括基膜，基膜的两面设有功能表面涂层，基膜由全氟磺酸聚合物层和全氟羧酸聚合物层组成，其特征在于：全氟磺酸聚合物层内设有多孔无纺聚合物层；功能表面涂层为全氟离子聚合物与金属氧化物的混合物构成的多孔粗糙结构。


2.根据权利要求1所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，其特征在于：功能表面涂层的内部和表面为多孔粗糙结构，涂层厚度为0.01μm～30μm，涂层10微米*10微米范围内粗糙度Ra值介于10纳米～5微米，240微米*300微米范围内粗糙度Ra值介于300纳米～10微米。


3.根据权利要求1所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，其特征在于：0克＜每平米含有金属氧化物＜12克。


4.根据权利要求1所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，其特征在于：金属氧化物为ⅣB族中锆、铪或铈的氧化物，金属氧化物粒径为5纳米～10微米。


5.根据权利要求1所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，其特征在于：多孔无纺聚合物为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺或聚醚醚酮中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，其特征在于：多孔无纺聚合物的空隙率为20-99％，厚度为3-50μm。


7.根据权利要求1所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，其特征在于：全氟磺酸聚合物层的厚度为20-60μm；全氟磺酸聚合物的交换容量为0.6-1.5毫摩尔/克；全氟羧酸聚合物层的厚度为1-20μm；全氟羧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永明，雷建龙，刘烽，张振，王丽，杨淼坤，张恒，屈凌波，戴琼，
申请(专利权)人：山东东岳未来氢能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37