复合膜和使用该复合膜的湿度调节模块制造技术

本发明专利技术揭示了复合膜和使用该复合膜的湿度调节模块。所述复合膜包括夹在构成一个对的多孔膜之间的透湿性树脂层；所述透湿性树脂层的平均厚度等于或小于５微米。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合膜和使用该复合膜的湿度调节模块
技术介绍
通常使用烯烃基中空细丝或由离子交换氟树脂获得的中空细丝使得供应给燃料 电池的燃料电极或空气电极的气体增湿。但是，中空细丝具有高通风阻力(ventilation resistance)，使得难以提高流速。因此，使用蒸汽透过性膜的膜型增湿模块是大有前途的。例如在专利文献1中揭示了一种作为蒸汽透过性膜的复合膜10，该膜在多孔聚合 物树脂制品20的两个表面上具有透湿性树脂层30，如附图说明图1中所示。但是，在许多情况下，复 合膜10无法用一个膜表现出足够的透湿性。因此，如图2中所示，将多个复合膜10叠加， 留出开放空间作为气体通道。而且，在复合膜10之间插入间隔件(spacer) 50，形成开放空 间。当透湿性树脂层30暴露于复合膜10的表面之上时，透湿性树脂层30被间隔件50破 坏。而且，当长时间接触热水时，透湿性树脂层30的耐久性不够充分。复合膜10和间隔件 50之间的粘合强度也较低。专利文献2揭示了一种复合膜10，在由多孔膜20和加强元件(无纺织物等)40构 成的层状物体中，沿着面向多孔膜的边界，在加强元件40和多孔膜20之间夹有透湿性树脂 层30，如图3中所示。透湿性树脂层30被间隔件50破坏的风险降低，因为透湿性树脂层 30受到加强元件40和多孔膜20的保护。专利文献3将在以下描述。[专利文献1]日本公开专利申请第2006-160966号。[专利文献2]日本公开专利申请第2006-150323号。[专利文献3]美国专利第M180M号。但是，根据本专利技术人进行的研究，对于专利文献2中揭示的复合膜(蒸汽透过性 膜)10，同时提高气体阻挡性质和透湿性至较高水平是难以实现的。例如，对于专利文献2 中揭示的复合膜10，当气体阻挡性质提高时透湿性变差，当透湿性提高时气体阻挡性质变差。本专利技术涉及能选择性传输气体和液体中包含的水的复合膜；优选涉及可用作去湿 膜、增湿膜、全蒸发(pervaporation)膜(例如用于分离水和其他液体(如乙醇和其他醇) 的膜)的复合膜；更优选涉及可用作分离膜从而选择性传输热湿气体中的水蒸汽的复合膜 (例如，利用燃料电池电极的流出气体(尤其是空气电极侧的流出气体)中包含的水蒸汽使 得供应给燃料电极或空气电极(尤其是燃料电极)的气体增湿的增湿膜)。但是，根据本专利技术人进行的研究，对于专利文献2中揭示的复合膜(蒸汽透过性 膜)10，同时提高气体阻挡性质和透湿性至较高水平是难以实现的。例如，对于专利文献2 中揭示的复合膜10，当气体阻挡性质提高时透湿性变差，当透湿性提高时气体阻挡性质变 差。开发本专利技术时关注于例如上述那些情况，其目的是提供一种复合膜10，其气体阻 挡性质和透湿性之间的平衡得以进一步改善；以及提供使用复合膜10的湿度调节模块。本专利技术的另一个目的是提供在与间隔件或另一个外部物体50接触时还具有极佳 的抗划性的复合膜10 ；以及提供使用该复合膜的湿度调节模块。本专利技术的另一个目的是提供在涉及外部物体(间隔件)50时还具有极佳的粘合性的复合膜10 ；以及提供使用该复合膜的湿度调节模块。本专利技术的另一个目的是提供不太昂贵的复合膜10，该膜提供非常高的湿蒸汽传输 率、非常低的透气性和极佳的长期耐久性，同时相对昂贵的含氟聚合物树脂的用量减少；以 及使用该复合膜的湿度调节模块。开发本专利技术时关注于例如上述那些情况，其目的是提供一种复合膜10，其气体阻 挡性质和透湿性之间的平衡得以进一步改善；以及提供使用复合膜10的湿度调节模块。本专利技术的另一个目的是提供在与间隔件或另一个外部物体50接触时还具有极佳 的抗划性的复合膜10 ；以及提供使用该复合膜的湿度调节模块。本专利技术的另一个目的是提供在涉及外部物体(间隔件)50时还具有极佳的粘合性 的复合膜10 ；以及提供使用该复合膜的湿度调节模块。本专利技术的另一个目的是提供不太昂贵的复合膜10，该膜提供非常高的湿蒸汽传输 率、非常低的透气性和极佳的长期耐久性，同时相对昂贵的含氟聚合物树脂的用量减少；以 及使用该复合膜的湿度调节模块。专利技术概述本专利技术的第一实施方式包括一种复合膜，其中透湿性树脂层夹在构成一个对的多 孔膜之间；该透湿性树脂层的平均厚度等于或小于5微米。该透湿性树脂可包括耐水性的 透湿性树脂，其溶胀度等于或小于20倍。还可包括交联的聚乙烯醇、或离子交换氟树脂、或 全氟磺酸聚合物。另外，该透湿性树脂层可以至少部分地嵌入一个或两个多孔膜中。这些 实施方式的多孔膜的平均孔径等于或大于0. 05微米；最大孔径等于或小于15微米。而且， 该多孔膜的空隙含量等于或大于40%，其平均厚度为1-200微米。另外，该复合膜可以具有 至少一个由膨胀聚四氟乙烯膜构成的多孔膜。本专利技术的其他实施方式包括其中含有离聚物的不透气性层夹在第一和第二微孔 膜之间的复合膜。而且，该不透气性层可包含全氟磺酸聚合物。在这些实施方式中，第一或 第二微孔膜中的至少一个是疏水性或亲水性的。不透气性层的平均厚度小于20微米，或小 于6微米。而且，不透气性层的至少一部分可以嵌入微孔膜中，第一和第二微孔层中的至少 一个包含膨胀聚四氟乙烯。另外，不透气性层可以用例如微粒、微孔膜或膨胀聚四氟乙烯加 强。在其他实施方式中，上述任何复合膜都可具有层叠在至少一个多孔膜之上的透气 性加强元件。该透气性加强元件可以是包含聚合物、金属或陶瓷材料的织造或无纺材料。在其他实施方式中，上述任何复合膜都可用于通过将本文所述的任何复合膜叠加 同时在其间留出开放空间而获得的湿度调节模块中。本专利技术的其他实施方式包括制备复合膜的方法，该方法包括以下步骤(a)在第 一微孔膜上浇铸包含选择透湿性(moisture permselective)树脂的溶液，在该微孔膜的表 面上形成膜；(b)在该膜干燥之前，在其上拉伸第二微孔膜，形成复合结构；和(C)干燥该复 合结构，除去溶液中的残余液体。还可以进行该方法，使得步骤c之后的膜厚度为0. 5-10 微米。另外，可以在步骤(c)之后进行热处理复合膜的步骤，该热处理包括将复合膜在 100-180°C的温度保持1-15分钟。该方法的其他实施方式包括在步骤c之后在复合膜的至 少一侧层叠加强元件。该加强元件是透气性的，可以包含含有金属、陶瓷或聚合物的织造或 无纺材料。 其他实施方式包括制备复合膜的方法，该方法包括以下步骤(a)制备具有两个 面的膜，该膜包含选择透湿性树脂；(b)在该膜的一侧层叠第一微孔膜；和(c)在该膜的第 二侧层叠第二微孔膜。如本文所用，层叠操作可包括使两种材料结合在一起所需的热量和/ 或压力的任意组合。第一微孔膜和第二微孔膜可包含膨胀聚四氟乙烯，或者包含选择透湿 性树脂的膜还可包含膨胀聚四氟乙烯或全氟磺酸聚合物。另外，可以在步骤c之后在复合 膜的至少一侧层叠加强元件。而且，在步骤(a)中，包含选择透湿性树脂的膜的平均厚度小 于15微米或小于6微米。附图描述图1是显示常规复合膜的一个例子的示意性截面图2是显示湿度调节模块的一个例子的示意性截面透视图3是显示常规复合膜的另一个例子的示意性截面图4是图3中复合膜的一个区域的示意性放大截面图5是显示本专利技术复合膜的一个例子的示意性截面图6是图5中复合膜的一个区域的示意性放大截面图7是显示本专利技术复合膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合膜，其包括：　　一对多孔膜；和　　夹在所述一对多孔膜之间的透湿性不透气性树脂层，该树脂层的平均厚度等于或小于５微米。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP2008-1663892008年6月25日1.一种复合膜，其包括 一对多孔膜；和夹在所述一对多孔膜之间的透湿性不透气性树脂层，该树脂层的平均厚度等于或小于 5微米。2.如权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述透湿性不透气性树脂包含耐水性树脂。3.如权利要求2所述的复合膜，其特征在于，所述耐水性透湿性树脂的溶胀度等于或 小于20倍。4.如权利要求2所述的复合膜，其特征在于，所述树脂包含交联的聚乙烯醇。5.如权利要求2所述的复合膜，其特征在于，所述树脂包含离子交换氟树脂。6.如权利要求5所述的复合膜，其特征在于，所述树脂包含全氟磺酸聚合物。7.如权利要求3所述的复合膜，其特征在于，所述树脂包含交联的聚乙烯醇。8.如权利要求2所述的复合膜，其特征在于，所述树脂包含离聚物。9.如权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述树脂的至少一部分嵌入多孔膜中。10.如权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述多孔膜的平均孔径等于或大于0.05 微米，最大孔径等于或小于15微米。11.如权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述多孔膜的空隙含量等于或大于 40%。12.如权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述多孔膜的平均厚度为1-200微米。13.如权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述多孔膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：山川启一，
申请(专利权)人：戈尔企业控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US