[發明專利]陽離子交換膜和使用了該陽離子交換膜的電解槽

有效

• 申請號: 201210311111.5
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN103243346A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 杉本學;角佳典
• 申請（專利權）人: 旭化成化學株式會社
• 主分類號: C25B13/08
• 分類號: C25B13/08;C25B13/02;C25B9/10
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 丁香蘭;龐東成

技術領域

本發明涉及陽離子交換膜和使用了該陽離子交換膜的電解槽。

背景技術

含氟陽離子交換膜的耐熱性和耐化學藥品性等優異，因此，在堿金屬氯化物的電解(下文中稱為電解)中，被用作用于制造氯和堿的電解用陽離子交換膜。除此之外，還被用作臭氧產生用隔膜、燃料電池、水電解和鹽酸電解等各種電解用隔膜等。其中，在電解鹽水等而制造苛性鈉、氯和氫的堿金屬氯化物的電解中，通常使用下述的陽離子交換膜，該陽離子交換膜由陰離子排斥性高的以羧酸基作為離子交換基的羧酸層、和低電阻的以磺酸基作為離子交換基的磺酸層的至少兩層構成。

在使用了該陽離子交換膜的電解中，要求具有下述性能從生產率的方面出發，要求相對于流動的電流的生產效率(電流效率)高；從經濟性的方面出發，要求電解電壓低；從制品的品質的方面出發，要求堿(苛性鈉等)中的雜質(食鹽等)濃度低；等等。

另外，陽離子交換膜在電解運轉時會與80℃～90℃的氯和苛性鈉直接接觸，因此將化學耐久性非常高的含氟類聚合物用作陽離子交換膜的材料。

但是，僅利用含氟類聚合物時，作為陽離子交換膜不具有充分的機械強度，因此，將由聚四氟乙烯(PTFE)構成的織布等作為增強芯材而埋入膜中，以此進行增強等。

此外，為了提高機械強度，還進行了各種研究。

例如，專利文獻1提出了一種電解用含氟陽離子交換膜，其為包含多孔性基材的電解用含氟陽離子交換膜，其形成了與多孔性基材的表面形狀對應的凹凸；該文獻中記載了膜針對彎折的強度提高的內容。

另外，專利文獻2提出了一種包含具有特定的單元結構的聚合物的離子交換膜，該文獻中記載了機械強度提高的內容。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平04-308096號公報

專利文獻2：國際公開第2008/093570號小冊子

發明內容

發明要解決的課題

但是，專利文獻1所公開的含氟陽離子交換膜中，多孔性基材會從陽離子交換膜突出，因此在電解運轉等時陽離子交換膜有時會因電解槽內的振動等而與電極等發生摩擦，由此，包覆多孔性基材的樹脂被削去，多孔性基材由此處伸出，存在無法作為膜主體的增強部件發揮作用的問題，并且也無法充分得到針對膜的彎折等的機械強度。

此外，專利文獻2所公開的離子交換膜中，針對彎折等的機械強度也不充分。

特別是，在將陽離子交換膜安裝到電解槽時或搬運陽離子交換膜時等情況中，若陽離子交換膜彎折，則存在膜產生裂縫、或者露孔而產生針孔的問題。

因此，從穩定地進行電解的方面出發，工業上也廣泛希望開發出膜針對彎折的強度得以提高的陽離子交換膜。

本發明是鑒于上述情況而進行的，其目的在于提供一種針對彎折等的機械強度優異的陽離子交換膜。

用于解決課題的方案

為了解決上述課題，本發明人進行了反復深入的研究，結果發現通過制成表觀厚度相對于實質厚度之比為1.30倍～3倍的離子交換膜，能夠解決上述課題，從而完成了本發明。

即，本發明如下所述。

〔1〕

一種陽離子交換膜，其為具有膜主體和增強芯材的陽離子交換膜，所述膜主體包含具有離子交換基的含氟類聚合物，所述增強芯材配置于該膜主體的內部，其中，

該陽離子交換膜在厚度方向的截面中為彎曲形狀，

在將該陽離子交換膜自身的膜厚中最厚部分的膜厚設為實質厚度L，將該陽離子交換膜的厚度方向的截面中的、上述彎曲形狀的彎曲部的最大寬度W與該彎曲部的陽離子交換膜的膜厚T之和設為表觀厚度H時，

上述表觀厚度H相對于上述陽離子交換膜的實質厚度L之比(H/L)為1.30～3。

〔2〕

如上述〔1〕所述的陽離子交換膜，其中，

在上述膜主體的內部，交叉地配置有兩根以上的上述增強芯材，

上述實質厚度L是指：在包含上述增強芯材交叉的位置的陽離子交換膜的截面中，露出的上述增強芯材的截面的、連結各個上述增強芯材的中心點的直線上的陽離子交換膜的膜厚。

〔3〕

如上述〔1〕所述的陽離子交換膜，其中，

在上述膜主體的內部還具有管狀的連通孔，

在上述膜主體的內部交叉地配置了上述連通孔和上述增強芯材，

上述實質厚度L是指：在包含上述連通孔與上述增強芯材交叉的位置的陽離子交換膜的截面中，露出的上述連通孔和上述增強芯材的截面的、連結上述連通孔與上述增強芯材的中心點的直線上的陽離子交換膜的膜厚。