阳离子交换膜及其制造方法、以及使用其的电解槽技术

本发明专利技术提供在电解槽中使用时抑制在长期使用中电解槽上部的膜强度劣化、可以生产效率良好地实施电解、还可以用简便且经济的方法进行制造的阳离子交换膜及其制造方法以及电解槽。该阳离子交换膜是一定厚度的用于电解槽的阳离子交换膜，具有层叠结构并且具有矩形形状，所述层叠结构包括：含有具有磺酸基的含氟聚合物的第１层和与所述第１层邻接的含有具有羧酸基的含氟聚合物的第２层；所述阳离子交换膜具有沿一边的（或者分别沿一边和与其相对的边这两边）安装区域和该安装区域以外的主要区域，所述安装区域的（所述第２层的厚度）／（所述第１层和所述第２层的合计的厚度）这一比值大于所述主要区域的上述比值。本发明专利技术提供该阳离子交换膜的制造方法和安装有该阳离子交换膜的电解槽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及主要用于碱金属氯化物的电解的含氟阳离子交换膜及其制造方法、以及使用其的电解槽。
技术介绍
以往，已知有将含氟阳离子交换膜作为隔膜来电解碱金属氯化物水溶液而制造碱金属氢氧化物和氯的采用离子交换膜法的碱金属氯化物电解方法。另外，作为这种碱金属氯化物的电解中使用的含氟阳离子交换膜，以往优选使用阳极侧具有由具有磺酸基的含氟聚合物构成的层、阴极侧具有由具有羧酸基的含氟聚合物构成的层的至少两层的阳离子交换膜。这种碱金属氯化物电解用电解槽中所使用的离子交换膜，在长期使用期间，存在膜周边的紧固部附近、特别是电解槽上部发生强度劣化的问题。紧固部附近的强度劣化是由机械性因素导致的，但电解槽上部的强度劣化的原因是在容易滞留氯气的电解槽上部的离子交换膜内，碱金属氢氧化物从阴极侧扩散、它与从阳极侧扩散出的氯气发生反应析出碱金属氯化物，从而引起膜强度下降。以改善上述离子交换膜的强度劣化为目的，提出了用离子交换容量低的碱金属不透性的膜覆盖离子交换膜的上部的方法(参照专利文献1)、在离子交换膜的周边部涂布润滑脂等来进行疏水化处理的方法(参照专利文献2、、仅将离子交换膜的周边部整体的膜厚加厚的方法(参照专利文献3)。但是，这些方法中，需要对离子交换膜进行繁琐的成形加工、处理操作，另外，在整体的膜厚具有分布的情况下，存在因制造时的卷曲而发生皱折、弯折等问题。其中，作为通过调整阳离子交换膜本身的构成要素来防止强度劣化的方法，如果将上述阳离子交换膜的两层中的由具有羧酸基的含氟聚合物构成的层加厚，则可以防止阳离子交换膜周边部、特别是电解槽上部的强度劣化，但此时阳离子交换膜整体的膜阻上升， 因而不优选。另外，如果以减小膜阻为目的、减小由具有羧酸基的含氟聚合物构成的层的厚度，则除了膜周边部特别是上部的强度劣化以外，还存在碱金属氯化物从阳离子交换膜的周边部扩散到阴极侧、由此使作为制品的碱金属氢氧化物的品质下降的问题。因此，对于碱金属氯化物电解用阳离子交换膜而言，需要用于所述电解时确保良好的生产效率，并且可以改善周边部、特别是上边部的膜强度的劣化，还可以用简便且经济的方法来制造的阳离子交换膜。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开昭62-133095号公报专利文献2 日本特开昭63-33589号公报专利文献3 日本特开平6-330369号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供在电解槽中使用时抑制在长期使用中电解槽上部的膜强度劣化、可以生产效率良好地实施电解、还可以用简便且经济的方法进行制造的阳离子交换膜及其制造方法，以及抑制在长期使用中阳离子交换膜在电解槽上部的强度劣化、可以生产效率良好地实施电解的电解槽。本专利技术的阳离子交换膜，其特征在于，是一定厚度的用于电解槽的阳离子交换膜， 具有层叠结构并且具有矩形形状，所述层叠结构包括含有具有磺酸基的含氟聚合物的第 1层和与所述第1层邻接的含有具有羧酸基的含氟聚合物的第2层，所述阳离子交换膜具有沿一边或者分别沿一边和与其相对的边这两边的安装区域和该安装区域以外的主要区域，或者在所述安装区域与所述主要区域之间还具有边界区域，所述安装区域的(所述第2层的厚度)/(所述第1层和所述第2层的合计厚度) 这一比值大于所述主要区域的所述比值，以及在具有所述边界区域的情况下，所述边界区域是所述比值从所述安装区域向所述主要区域变化的区域。本专利技术还提供阳离子交换膜的制造方法，其中，将具有磺酸基的前体基团的含氟聚合物和具有羧酸基的前体基团的含氟聚合物共挤出成形，制造具有分别由所述各含氟聚合物构成的两层并且在挤出宽度方向具有一定厚度的层叠膜，并且该层叠膜的具有羧酸基的前体基团的含氟聚合物的层中，在挤出宽度方向上，一侧或两侧的端部的厚度大于所述端部以外的区域的厚度，接着将得到的层叠膜的各含氟聚合物所具有的所述前体基团分别转变成磺酸基和羧酸基，制造具有含有具有磺酸基的含氟聚合物的层和含有具有羧酸基的含氟聚合物的层的层叠膜。另外，本专利技术提供一种电解槽，是在具有阳极的阳极室框与具有阴极的阴极室框之间通过如下方法安装有所述的阳离子交换膜的电解槽，即将所述阳离子交换膜的周边部在所述阳极室框与所述阴极室框之间紧固，使得所述第2层面向阴极侧且垂直地配置膜面的方法；并且，将所述阳离子交换膜的具有安装区域的一边作为电解槽的上边来安装。对于本专利技术的阳离子交换膜，将其用于电解槽时抑制在长期使用中电解槽上部的膜强度的劣化，并且可以生产效率良好地实施电解。另外，依照本专利技术的阳离子交换膜的制造方法，可以用简便且经济的方法来制造所述阳离子交换膜。本专利技术的电解槽是抑制在长期使用中阳离子交换膜在电解槽上部的强度劣化、可以生产效率良好地实施电解的电解槽。附图说明图1是表示本专利技术后述的第1方式的阳离子交换膜的一个实施方式的两层结构的图。图2是表示本专利技术后述的第2方式的阳离子交换膜的一个实施方式的两层结构的图。图3是表示本专利技术阳离子交换膜制造方法的一个工序中所得到的层叠膜的一个例子的图。图4是表示本专利技术阳离子交换膜制造方法的一个工序中所得到的层叠膜的另一个例子的图。图5是表示本专利技术阳离子交换膜制造方法中可使用的T型共挤出模的一个例子的外观的图。图6是表示本专利技术阳离子交换膜制造方法中可使用的T型共挤出模的一个例子的截面的图。图7是表示本专利技术的电解槽(单极型)的一个实施方式的图。 具体实施例方式以下，使用附图对用于实施本专利技术的方式进行说明，但本专利技术不限定于这些实施方式。<本专利技术的阳离子交换膜>本专利技术的用于电解槽的阳离子交换膜是一定厚度的阳离子交换膜，具有层叠结构并且具有矩形形状，所述层叠结构包括含有具有磺酸基的含氟聚合物的第1层和与所述第1层邻接的含有具有羧酸基的含氟聚合物的第2层。另外，在矩形的一边在该边的长度方向具有一定宽度的安装区域(以下也称为第1方式)，或者，在矩形的一边和与该边相对的边在各自边的长度方向具有一定宽度的安装区域(以下也称为第2方式)。将该安装区域以外的阳离子交换膜的区域称为主要区域。有时，在该安装区域和主要区域的边界、沿安装区域具有一定宽度的边界区域，在具有该边界区域时，将安装区域和边界区域以外的区域称为主要区域。另外，安装区域和膜的施加紧固压力的部分(紧固部)是指从矩形边缘向矩形内侧存在的区域。在实际的电解槽中，膜可以溢出至紧固部的外侧，但是在以下的说明中，紧固部的外周与矩形的边保持一致。应予说明，安装区域、边界区域的宽是指与安装区域、边界区域沿着的边垂直的方向的宽。另外，本专利技术的用于电解槽的阳离子交换膜，所述安装区域的(所述第2层的厚度)/(所述第1层和所述第2层的合计厚度)这一比值大于所述主要区域的所述比值。即， 安装区域的第2层的厚度相对地比主要区域的第2层的厚度厚。本专利技术的用于电解槽的阳离子交换膜具有一定的厚度，另外，在主要区域内第2层的厚度是一定的，在安装区域内第 2层的厚度也是一定的。在本说明书中，阳离子交换膜的厚度、含有具有磺酸基的含氟聚合物的第1层的厚度、含有具有羧酸基的含氟聚合物的第2层的厚度、以及层叠所述第1层和第2层的两层的厚度等在规定区域为“一定”是指具体而言在该区域内所述膜、层等的厚度在平均值的士 10%以内的范围的情况。另外，在本说明书中，以数值表示规定区域的所述膜、层等的“一定”的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种阳离子交换膜，其特征在于，是一定厚度的用于电解槽的阳离子交换膜，具有层叠结构并且具有矩形形状，所述层叠结构包括：含有具有磺酸基的含氟聚合物的第１层和与所述第１层邻接的含有具有羧酸基的含氟聚合物的第２层，所述阳离子交换膜具有沿一边或者分别沿一边和与其相对的边这两边的安装区域和该安装区域以外的主要区域，或者在所述安装区域与所述主要区域之间还具有边界区域，所述安装区域的（所述第２层的厚度）／（所述第１层和所述第２层的合计厚度）这一比值大于所述主要区域的所述比值，以及在具有所述边界区域的情况下，所述边界区域是所述比值从所述安装区域向所述主要区域变化的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅村和郎，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP