[發明專利]離子交換膜、離子交換膜的制造方法和電解槽

在審

• 申請號: 202010542472.5
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN112095119A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 小瀧雄太;貝原慎一;岡本浩司;五十嵐雄太
• 申請（專利權）人: 旭化成株式會社
• 主分類號: C25B13/08
• 分類號: C25B13/08;C25B13/02;C25B1/46;B05D7/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李洋;褚瑤楊

本發明提供離子交換膜、離子交換膜的制造方法和電解槽，該離子交換膜在供至電分解時能夠降低電解電壓，此外電解液中的雜質對電解性能的影響小，可穩定地發揮出電解性能。本發明的離子交換膜具有：包含具有離子交換基團的含氟系聚合物的膜主體、以及配置在上述膜主體的至少一個面上的被覆層，其中，上述被覆層包含無機物顆粒和粘結劑，上述被覆層中，相對于上述無機物顆粒和粘結劑的總質量，上述粘結劑的質量比為0.3以上0.9以下，上述被覆層在上述膜主體上的被覆率為50％以上。

技術領域

本發明涉及離子交換膜、離子交換膜的制造方法和電解槽。

背景技術

含氟離子交換膜的耐熱性、耐化學藥品性等優異，作為堿金屬氯化物電解用、臭氧產生電解用、燃料電池用、水電解用、鹽酸電解用等的電解用隔膜廣泛用于各種用途，并且正被擴展到新用途中。

這些之中，在制造氯和堿金屬氫氧化物的堿金屬氯化物的電解中，近年來離子交換膜法成為主流。此外，為了削減功耗單位，在利用離子交換膜法進行的堿金屬氯化物電解中，將離子交換膜與陽極以及陰極密合而成的自然循環型零極距電解槽成為主流。

對于堿金屬氯化物的電解中使用的離子交換膜要求各種性能。其中，特別是從生產率的方面出發要求對于流通的電流的生產效率高；從經濟性的方面出發要求電解電壓低。需要說明的是，在堿金屬氯化物電解中，在實施工業級的電解的情況下，若能夠稍微降低該電解電壓、能夠稍微提高電流效率的話，則由此能夠實現大幅的節能化。

通常已知在堿金屬氯化物電解中，通過電解反應產生的氣體附著于離子交換膜表面，由此使電解電壓上升。作為其對策，例如在專利文獻1中提出了，通過在膜的表面設置包含親水性粘結劑和無機物顆粒的層(表面層)，可抑制氣體在離子交換膜表面的附著，降低電解電壓。

另外，若在堿金屬氯化物水溶液中存在金屬等雜質，這些雜質蓄積在陽離子交換膜的內部的話，則會引起電解電壓的增加、電流效率的降低、堿中的雜質濃度的增大。特別是I與Ca、Mg等陽離子雜質不同，其是即使事先對電解液進行處理也難以削減的雜質，因此正在尋求不容易受到I的影響的陽離子交換膜。作為其對策，例如專利文獻2中提出了下述提案：通過使涂布至離子交換膜的涂層為特定的無機微粒，電解液中的雜質對電解性能的影響小，可得到穩定的電解性能。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2015/098769號

專利文獻2：日本特開2014-58707號公報

發明內容

發明所要解決的課題

為了使膜表面親水化、得到充分的防止氣體附著的效果，要求提高粘結劑相對于表面層中包含的無機物顆粒和粘結劑的合計的質量比、并且在膜表面形成均勻的表面層。

但是，專利文獻1所記載的方法中，在提高粘結劑的質量比的情況下，不能形成均勻的表面層，防止氣體附著的效果會降低。

另外，專利文獻1和2所述的離子交換膜對雜質的耐性仍不充分，離子交換膜對抗雜質的電解性能的穩定性也依然不充分。

本發明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于提供離子交換膜、離子交換膜的制造方法和電解槽，該離子交換膜能夠通過防止供至電分解時的氣體附著而降低電解電壓，此外還能夠抑制電解液中的雜質對電解性能的影響。

用于解決課題的手段

本發明人為了解決上述課題反復進行了深入研究，結果發現，通過使被覆層在膜主體上的被覆率為一定值以上而體現出抑制氣體附著的效果，進而能夠抑制電解液中的雜質對電解性能的影響?；谠摻Y果進一步反復繼續了深入研究，結果發現，即使在增大形成被覆層時的涂布液中的粘結劑比的情況下，通過降低該涂布液的粘度，也可得到上述的被覆率，從而完成了本發明。