[其他]電解用多層隔膜

在審

• 申請號: 101985000009358
• 申請日: 1985-11-28
• 公開（公告）號: CN1006239B
• 公開（公告）日: 1989-12-27
• 發明（設計）人: 三宅晴久;數原學;菅家良雄;堀江浩文
• 申請（專利權）人: 旭硝子株式會社
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 羅英銘;陳季壯

電解用的多層隔膜，它由具有孔徑０．０５到１０μｍ，孔隙度從３０到９５％和厚度從３０到４５０μｍ以及內部和陽極那邊的表面都是親水的含氟聚合物多孔層，和支承在朝陰極那面上的厚度比多孔層薄，但至少是５μｍ厚的且其離子交換熔量是從０．５到２．０ｍｅｑ／ｇ干樹脂的離子變換樹脂層構成，總厚度是從３５到５００μｍ。

本發明是關于用于電解的一種新型多層隔膜。更具體講，本發明是關于一種新型用于如堿金屬氯化物水溶液電解的多層隔膜，它具有高電流效率和低的膜電阻，特別是高機械強度。

對于用電解堿金屬氯化物的水溶液來生產堿金屬氫氧化物和氯氣，使用離子交換膜法是在近幾年來常見的方法。在這種方法中所用的離子交換膜必須具有高機械強度，高電流效率和低膜電阻。

為此目的，已經提出了一種多層離子交換膜，它是靠一層具有高電阻和低水含量的離子交換樹脂薄膜和一層具有低電阻和高水含量的離子交換樹脂薄膜壓成整體結構而得到，從而已取得基本特性的改進，見日本未審特許公開番號36589/1977和No.132089/1978。

然而，為了降低膜電阻和用這種多層離子交換膜進一步節能，需要再增加水含量。這些水含量的增加會帶來膜強度的突然惡化，所以增加是有限度的。

另一方面，日本未審特許公開番號82681/1977和No.11199/1978，則提出過把一層厚的多孔材料和一層薄的基本上不透水的陽離子交換樹脂結合在一起作成隔膜。這種隔膜原來是打算改善生產高濃度堿金屬氫氧化物時的電流效率的，而隔膜的總厚度最好是從0.6到2mm，而孔隙大小約有0.1mm（100μm），還有，離子交換樹脂層是相當厚。用這樣一種隔膜時，其膜電阻是高了（在每一個實例中槽電壓超過3.6伏），從而這樣的隔膜就不一定令人滿意了。

還有，日本未審特許公開番號71888/1976公開了一種隔膜是用拉伸了的多孔層和一帶有磺酸基的離子交換層層壓而成。這里，其離子交換層比多孔層厚，而且沒有公布在電解槽的陽極面和陰極面之間離子交換樹脂是安排在朝哪一面。

此外，GB2064586A公開了一種在離子交換層的至少一個側面上有一親水性薄多孔層的隔膜。但是，仍沒有達到足夠低的槽電壓。

本發明的目的是為電解提供一種隔膜，和常用的隔膜相比，用它可以獲得高電流效率，同時它具有低電阻而特別是有高的機械強度。

本發明的另一個目的是為各種水溶液的電解提供一種有用的隔膜。特別是為電解堿金屬氯化物水溶液生產堿金屬的氫氧化物和氯，并且提供一種電解的方法和使用這樣的隔膜的電解槽。

本發明提供一種電解用的新型多層隔膜，它包括一層含氟高分子多孔層，其孔徑從0.05到10μm，孔隙度從30～95%，厚度從30到450μm，其內部和陽極面是親水的，它還包含一層承載在它的朝陰極面上的離子交換樹脂層，其厚度比多孔層薄，但至少有5μm厚，它的離子交換容量是從0.5到2.0meq/每克干樹脂，隔膜的總厚度是從35到500μm。

現在參照較好的具體例子對本發明作詳細說明。

本發明的多層隔膜基本上是上面指明的多孔層和上面指明的離子交換樹脂層的結合，而且它建立在前所未知的新概念和新發現上。

本發明所依據的是這樣的概念，在本發明的隔膜里所獲得的電流效率，唯一依賴于面向陰極的離子交換層，并且在陽極一邊的多孔層僅僅是給離子交換樹脂層提供支撐和加強作用。因此，本發明的隔膜是由在陰極那邊的、具有高電阻的、具有達到足夠的電流效率所需的最小厚度的離子交換層和具有低電阻的、高機械強度的多孔層組成。但是，根據本發明者所作的研究得出不可能簡單地把多孔層和離子交換層層壓在一起就達到目的。

也就是說，例如上述的日本未審特許公開番號11199/1978所提出的，由多孔層和離子交換樹脂層組成的通常的多層隔膜具有很大的孔徑和厚度，其電阻必定是高的，因此就不可能得到低電阻隔膜?，F在已發現，為了獲得低電阻隔膜，必須盡量減少多孔層的厚度，這時為了導致高機械強度，就希望減小孔隙大小使之達到從0.05到10μm的范圍，而且要優先采用經拉伸的多孔材料。