[發明專利]增強低阻氯堿全氟離子交換膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201911417873.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111041514A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 張永明;雷建龍;劉烽;戴瓊;薛帥;楊淼坤;屈凌波
• 申請（專利權）人: 山東東岳未來氫能材料有限公司
• 主分類號: C25B1/46
• 分類號: C25B1/46;C25B13/08;C25B13/02;C08J5/22
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 趙真真;耿霞

1.一種增強低阻氯堿全氟離子交換膜，包括基膜，基膜的兩面設有功能表面涂層，基膜由全氟磺酸聚合物層和全氟羧酸聚合物層組成，全氟磺酸聚合物層內設有增強材料網，其特征在于：全氟磺酸聚合物層內設有鏤空隧道；功能表面涂層為全氟離子聚合物與金屬氧化物的混合物構成的多孔粗糙結構。

2.根據權利要求1所述的增強低阻氯堿全氟離子交換膜，其特征在于：全氟磺酸聚合物層內含有縱橫交錯的鏤空隧道；在增強材料網中緊鄰的兩根主纖維間距為0.5-1.5mm，緊鄰的兩根主纖維中含有鏤空隧道32-500根；單隧道直徑為1-50μm。

3.根據權利要求1所述的增強低阻氯堿全氟離子交換膜，其特征在于：增強材料網為耐堿蝕增強網，空隙率為20-99％，厚度為40-200μm。

4.根據權利要求1所述的增強低阻氯堿全氟離子交換膜，其特征在于：功能表面涂層的內部和表面為多孔粗糙結構，涂層厚度為0.01μm～30μm，涂層10微米*10微米范圍內粗糙度Ra值介于10納米～5微米，240微米*300微米范圍內粗糙度Ra值介于300納米～10微米。

5.根據權利要求1所述的增強低阻氯堿全氟離子交換膜，其特征在于：0克＜每平米含有金屬氧化物＜12克。

6.根據權利要求1所述的增強低阻氯堿全氟離子交換膜，其特征在于：金屬氧化物為ⅣB族中鋯、鉿或鈰的氧化物，金屬氧化物粒徑為5納米～10微米。

7.根據權利要求1所述的增強低阻氯堿全氟離子交換膜，其特征在于：全氟磺酸聚合物層的厚度為10-250μm；全氟磺酸聚合物的交換容量為0.6-1.5毫摩爾/克；全氟羧酸聚合物層的厚度為1-20μm；全氟羧酸聚合物的交換容量為0.5-1.5毫摩爾/克。

8.根據權利要求1所述的增強低阻氯堿全氟離子交換膜，其特征在于：全氟離子聚合物為全氟磺酸聚合物或全氟磷酸聚合物中的一種或者兩種；全氟離子聚合物交換容量為0.5～1.5毫摩爾/克。

9.一種權利要求1-8任一所述的增強低阻氯堿全氟離子交換膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)將全氟磺酸樹脂和全氟羧酸樹脂通過共擠出流延的方式復合成全氟離子交換樹脂基膜；再將增強材料和蛋白質纖維復合編織的多孔材料浸泡到超聲處理過的溶劑中處理，取出干燥后再與基膜進行復合，形成全氟離子交換膜前體；

(2)將步驟(1)中制得的全氟離子交換膜前體，轉化為具備離子交換功能的全氟離子交換膜；

(3)將全氟離子聚合物加入到溶劑中進行均一化處理，形成全氟離子聚合物溶液；

(4)將金屬氧化物和造孔劑的混合物加入到步驟(3)所述的全氟離子聚合物溶液中，球磨得到分散液；

(5)將步驟(4)得到的分散液采用涂膜方式附著在全氟離子交換膜表面，通過刻蝕表面形成多孔粗糙結構，得到所述的增強低阻氯堿全氟離子交換膜。

10.根據權利要求9所述的增強低阻氯堿全氟離子交換膜的制備方法，其特征在于：步驟(4)所述的造孔劑是氧化硅、氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦、碳酸鉀、碳化硅、碳酸鈉、聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維、聚氨酯纖維、聚偏氟乙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維中的一種或幾種；步驟(5)中所述的涂膜方式是噴涂、刷涂、輥涂、轉印、浸漬或旋涂中的一種；所述的刻蝕是堿解、酸解或水解中的一種或者幾種工藝的組合。