阳离子交换膜用阴离子电解质组合物及包括其的阳离子交换膜制造技术

本发明专利技术涉及一种阳离子交换膜用阴离子电解质组合物及包括其的阳离子交换膜，更具体而言，涉及在可适用于海水浓缩脱盐、离子物质分离、有价资源回收等的阳离子交换膜中使用的阴离子电解质组合物，具有比现有阳离子交换膜更良好的膜电阻，具有耐久性和高温稳定性，即使长时间使用，也没有离子交换性能降低的阳离子交换膜用阴离子电解质组合物及包括其的阳离子交换膜。子交换膜。子交换膜。

【技术实现步骤摘要】
阳离子交换膜用阴离子电解质组合物及包括其的阳离子交换膜


[0001]本专利技术涉及一种阳离子交换膜用阴离子电解质组合物及包括其的阳离子交换膜，更具体而言，涉及在可适用于海水浓缩脱盐、离子物质分离、有价资源回收等的阳离子交换膜中使用的阴离子电解质组合物，具有比现有阳离子交换膜更良好的膜电阻，具有耐久性和高温稳定性，即使长时间使用，也没有离子交换性能降低的阳离子交换膜用阴离子电解质组合物及包括其的阳离子交换膜。

技术介绍

[0002]离子交换膜是作为合成功能膜最早实用化的分离膜之一，其广泛应用于海水浓缩和脱盐、有机酸提纯、有价金属回收等各种领域。与其他的膜分离法(RO、UF等)不同地，离子交换膜含有离子官能团且具有无孔的致密的交联结构，在以电为驱动力的电渗析工艺、扩散渗析工艺、电容去离子工艺等仅分离并浓缩离子(盐分)，从而可以分离水和盐分。近来，随着工业废水处理市场的持续增长及如零排放系统等的环保水处理工艺的引入，人们对离子交换膜以及使用该离子交换膜的离子分离、浓缩及回收工艺的兴趣日益增加。
[0003]在商业化的早期阶段中，离子交换膜的主要目的在于浓缩海水以制盐，因此对于离子交换膜主要要求以低膜电阻和优异的离子选择渗透性等为代表的电化学特性的高性能化。但最近，由于离子交换膜用途多样化，除了上述性能之外，还需要以高机械强度和高温稳定性等为代表的高耐久性。
[0004]常规离子交换膜通过将包括具有适合引入离子交换基团的官能团的单体、交联剂、聚合引发剂及其他添加剂作为主要成分的混合溶液或混合糊填充于多孔基材或其中浸渍多孔基材来进行交联的方法制备。例如，日本授权专利第4979825号公开了如下的离子交换膜的制备方法，即，在作为增强材料的具有穿透孔的多孔聚乙烯片材的孔隙部中填充包括具有能够进行离子交换的官能团或离子交换基团的单体、交联性单体及聚合引发剂的聚合性组合物，然后在使聚乙烯的一部分熔融的温度下，使上述离子交换膜前体中的上述聚合性组合物热聚合，以制备离子交换膜。其公开了如上所述制备的离子交换膜的浓缩特性与通过在低温下聚合而获得的离子交换膜的浓缩特性相比显着改善。作为另一个例子，日本授权专利第6058874号公开了一种离子交换膜，上述离子交换膜的特征在于，在纤维长度为8μm至30μm的长纤维无纺布片材之间包括纤维长度为5μm以下的细纤维层作为中间层，在长纤维无纺布片材的一侧面包括离子交换涂层，以具有通过纤维之间的融合形成的纤维层结构。作为再一个例子，提出了使用化学稳定性优异的聚烯烃，但由于聚烯烃本身是非极性的，因此与离子交换成分的亲和性不足，且在苛刻的条件下使用时，在离子交换部与基材之间发生剥离，导致无法使用。
[0005]如上所述，现有的离子交换膜通过包括用作增强材料的多孔材料作为基材并增强离子交换部与增强材料之间的粘附性来制备，从而具有优异的电化学性能和处理容易性。然而，通过现有方法可得到的离子交换膜具有如下的问题，即，在高温下使用时，膜电阻等
大大降低，且在高浓度的酸、碱或有机溶剂等中，只能在基于依赖于多孔基材和电解质本身的物理性能的耐久性的有限条件下才能使用。

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]本专利技术是为了解决上述问题而提出的，本专利技术的目的在于提供一种阳离子交换膜用阴离子电解质组合物及包括其的阳离子交换膜，上述阳离子交换膜用阴离子电解质组合物具有优异承载力，使用具有优异承载力的阴离子电解质组合物的阳离子交换膜使多孔基材和阳离子交换层之间的紧贴性得到加强，与现有的阳离子交换膜相比，具有良好的膜性能和优异的高温耐久性。
[0008]解决问题的方案
[0009]为了解决上述问题，本专利技术的阳离子交换膜用阴离子电解质组合物可以在多孔基材的表面固化，以形成阳离子交换层。
[0010]在本专利技术的一优选实施例中，本专利技术的阳离子交换膜用阴离子电解质组合物通过下述关系式1测定的承载力可以为0.3s/m至0.6s/m。
[0011]关系式1
[0012][0013]在本专利技术的一优选实施例中，多孔基材可以具有20％以上的最小开孔面积分数(open porous area fraction)。
[0014]在本专利技术的一优选实施例中，阴离子电解质组合物可以具有15.0cps至30.0cps的粘度和40mN/m至50mN/m的表面张力。
[0015]在本专利技术的一优选实施例中，阴离子电解质组合物可以包括选自阴离子单体、交联剂、引发剂及离子增稠剂中的一种以上。
[0016]在本专利技术的一优选实施例中，阴离子电解质组合物可以包括阴离子单体、交联剂、引发剂及离子增稠剂。
[0017]在本专利技术的一优选实施例中，阴离子单体可以包括由下述化学式1表示的化合物。
[0018]化学式1
[0019][0020]在上述化学式1中，R1和R2各自独立地为
‑
H或C1～C10烷基，A为
‑
CH2‑
、
‑
CH2CH2‑
、
‑
CH2CH2CH2‑
、
‑
CH2CH2CH2CH2‑
或
‑
CH2CH2CH2CH2CH2‑
。
[0021]在本专利技术的一优选实施例中，交联剂可以具有0.0至1.1的Kow logP值。
[0022]在本专利技术的一优选实施例中，交联剂可以包括选自由下述化学式2表示的化合物
和由下述化学式3表示的化合物中的一种以上。
[0023]化学式2
[0024][0025]化学式3
[0026][0027]在本专利技术的一优选实施例中，引发剂可以包括选自由下述化学式5表示的化合物、由下述化学式6表示的化合物及由下述化学式7表示的化合物中的一种以上。
[0028]化学式5
[0029][0030]在上述化学式5中，R3、R4及R5各自独立地为
‑
H或C1～C10烷基。
[0031]化学式6
[0032][0033]在上述化学式6中，R6、R7、R8、R9及R
10
各自独立地为
‑
H或C1～C10烷基。
[0034]化学式7
[0035][0036]在上述化学式7中，R
11
为
‑
H或C1～C10烷基。
[0037]在本专利技术的一优选实施例中，离子增稠剂可以包括由下述化学式4表示的化合物。
[0038]化学式4
[0039][0040]在上述化学式4中，n是满足10,000至1,000,000的重均分子量的有理数。
[0041]另一方面，本专利技术的阳离子交换膜可以包括上述阳离子交换膜用阴离子电解质组合物。
[0042]在本专利技术的一优选实施例中，阳离子交换膜可以用于电渗析、电容脱盐、电去离子、反向电渗析或燃料电池。
[0043]专利技术的效果
[0044]本专利技术的阳离子交换膜用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳离子交换膜用阴离子电解质组合物，其特征在于，在多孔基材的表面上固化，以形成阳离子交换层，上述阴离子电解质组合物通过下述关系式1测定的承载力为0.3s/m至0.6s/m：关系式12.根据权利要求1所述的阳离子交换膜用阴离子电解质组合物，其特征在于，上述多孔基材具有20％以上的最小开孔面积分数，上述阴离子电解质组合物具有15.0cps至30.0cps的粘度和40mN/m至50mN/m的表面张力。3.根据权利要求1所述的阳离子交换膜用阴离子电解质组合物，其特征在于，上述阴离子电解质组合物包括阴离子单体、交联剂、引发剂及离子增稠剂。4.根据权利要求3所述的阳离子交换膜用阴离子电解质组合物，其特征在于，上述阴离子单体包括由下述化学式1表示的化合物：化学式1在上述化学式1中，R1和R2各自独立地为
‑
H或C1～C10烷基，A为
‑
CH2‑
、
‑
CH2CH2‑
、
‑
CH2CH2CH2‑
、
‑
CH2CH2CH2CH2‑
或
‑
CH2CH2CH2CH2CH2‑
。5.根据权利要求3所述的阳离子交换膜用阴离子电解质组合物，其特征在于，上述交联剂具有0.0至1.1的Kowlo...

【专利技术属性】
技术研发人员：车俸峻，秋涏珠，梁元墉，金芝焕，
申请(专利权)人：韩国商东丽先端素材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：