[發明專利](全)氟化的離子交換聚合物的液體組合物

有效

• 申請號: 201180056731.2
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN103228708A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: L.梅洛;C.奧達尼;V.阿塞拉
• 申請（專利權）人: 索爾維特殊聚合物意大利有限公司
• 主分類號: C08J3/09
• 分類號: C08J3/09;C08J5/22;C08F214/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐厚才;林森

本申請要求于2010年11月26日提交的歐洲申請號10192731.7的優先權，出于所有的目的該申請的全部內容通過引用結合在此。

技術領域

本發明涉及氟化的離子交換聚合物的液體組合物、適于制備所述液體組合物的氟化離子交換聚合物、一種用于制備所述液體組合物的方法、它們在薄膜制備中的用途以及自其獲得的薄膜。

背景技術

已知氟化的離子交換聚合物的液體組合物用于離子交換膜的制造中，用于含有傳導性和非傳導性顆粒的薄膜涂層、并且用于許多其他用途中。雖然此類組合物有時被稱為溶液，但這些組合物一般被認為是聚合物顆粒的分散體(即，是膠態懸浮體)。

英國專利1286859(杜邦公司)23/08/1972披露了(全)氟化的離子交換聚合物的溶液，該溶液包括溶解在一種有機溶劑中的磺酸鹽、磺酰胺或磺酸基團。該(全)氟化的離子交換聚合物包含單體單元的至少百分之14mol％，該單體單元包含磺酸鹽、磺酰胺或磺酸基團。該有機溶劑是按重量計至少5％可溶于水并且選自C₁-C₄醇類、氟烷醇類、有機酰胺類、丙酮并且優選地具有低于130℃的沸點。所報道的所述聚合物在除醇類之外的有機溶劑中的濃度非常低，約按重量計1％。

美國專利4433082(公司申請)21/12/1984披露了一種在水-醇液體介質中溶解(全)氟化的離子交換聚合物的方法，該聚合物具有-SO₃M官能團(其中M為H、Na、K、NR₄)并且具有在1025g/eq-1500g/eq范圍內的當量重量。優選的介質為按重量計20％-90％的水和按重量計10％-80％的C₁-C₄醇的一種混合物，任選地存在易與水混合的其他溶劑。該方法在從180℃到300℃的溫度范圍內在一個閉式容器中實施以獲得具有不同密度并分離的兩個液相。

歐洲專利1004615A(AUSIMONT?SPA申請)31/05/2000披露了一種在單相的三元混合物中制備含有(全)氟化的離子交換聚合物溶液和/或分散體方法，該聚合物具有-SO₃M官能團(其中M為H、Li、Na、K、NR₄)，該單相的三元混合物包括按重量計0.1％-50％的水、按重量計50％-99％的C₁-C₄醇以及按重量計0.1％-40％的在至少一個氟化的端基中具有至少一個氫原子的氟(聚)氧化烯。在室溫與150℃之間的溫度下，實施該方法。

在所有這些文件中，都使用醇基液相來制備濃縮溶液。然而對于某些應用，并不希望使用醇基液體組合物。例如，當用該(全)氟化的離子交換聚合物作為粘合劑用于制備含催化劑的電極時，殘留的痕量醇可以導致副反應，并且甚至可能有火災危險。并且，(全)氟化的離子交換聚合物的醇基液體組合物通常特征為高粘度，這使得其在薄膜制備(例如通過浸漬多孔的基質)中難以使用。

美國專利4433082(杜邦公司)21/12/1984披露了包括氟化的離子交換聚合物的無醇液體組合物，即包括按重量計至10％的(全)氟化的離子交換聚合物的水性液體組合物，該聚合物具有在1025g/eq-1500g/eq范圍內的當量重量。美國專利6150426(杜邦公司)21/11/2000也披露了多種液體組合物，這些液體組合物或者包含一種具有按重量計0.5％到50％的明確定義的固體粒度分布的(全)氟化的離子交換聚合物的水性液體介質或者一種非水性液體介質，所述組合物大體上不含有易與水混合的醇。該水性液體組合物可以通過如下的一種溶解方法獲得：在150℃到350℃之間的溫度下，在一個加壓容器中，在水存在下或任選地在水和按重量計從0.5％到75％的一種與水不相容的有機溶劑存在下，在該方法的最后從該液體組合物中分離出該有機溶劑。該非水性液體組合物由干燥該離子交換聚合物的液體組合物所獲得固體粒子的再分散獲得。

水基液體組合物由于其降低的潤濕表面(特別是氟化的表面)的能力通常不適于例如通過涂布或浸漬多孔的支持物制備復合膜。

因此仍存在一種需要來制備包括在有機溶劑而非醇類中有足夠高的濃度的氟化的離子交換聚合物的液體組合物，而無需使用高壓和高溫。具體的，仍存在對以下液體組合物的需要：該液體組合物具有適于在復合膜的制備中使用的氟化的離子交換聚合物濃度與液體組合物粘度和其表面張力之間的適當平衡。

發明概述