[發明專利]含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜及制備方法

在審

• 申請號: 202011346294.5
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112481658A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 張永明;張江山;雷建龍;張志浩;王玉順;甘瑞君
• 申請（專利權）人: 山東東岳高分子材料有限公司
• 主分類號: C25B13/08
• 分類號: C25B13/08;C25B13/02;C25B1/46;B29D7/01
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

1.一種含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜，其特征在于：包括由全氟磺酸聚合物層(s)和全氟羧酸聚合物層(c)組成的全氟離子交換膜和聚合物增強網層(t)，全氟離子交換膜表面設有表面功能涂層(f)，全氟磺酸聚合物層(s)為含有鏤空隧道的全氟磺酸聚合物層(s)，聚合物增強網層(t)部分或全部嵌入在全氟磺酸聚合物層(s)內部。

2.根據權利要求1所述的含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜，其特征在于：含有鏤空隧道的全氟磺酸聚合物層(s)厚度ds為50-250μm，全氟磺酸聚合物離子交換容量為0.8-1.5mmol/g。

3.根據權利要求1所述的含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜，其特征在于：含有鏤空隧道的全氟磺酸聚合物層(s)中，鏤空隧道的截面積占全氟磺酸聚合物層(s)截面積的1-40％，隧道截面為規則或不規則結構。

4.根據權利要求1所述的含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜，其特征在于：鏤空隧道之間互相平行，垂直分布，相互貫通，聚合物增強網層(t)由聚合物增強網主纖維制成，相鄰的兩根平行聚合物增強網主纖維間含有6-500條鏤空隧道；相鄰兩根聚合物增強網主纖維內部，相鄰、平行的兩條鏤空隧道間距d₂小于等于400μm，鏤空隧道截面孔徑為5-100μm。

5.根據權利要求1所述的含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜，其特征在于：聚合物增強網層(t)為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚酰亞胺中的一種。

6.根據權利要求1所述的含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜，其特征在于：聚合物增強網為十字交叉結構，平行方向、相鄰的兩根主纖維間距d₁為0.7-1.5mm；單根主纖維孔徑為50-120μm。

7.根據權利要求1所述的含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜，其特征在于：全氟羧酸聚合物層(c)厚度dc為4-15μm，全氟羧酸聚合物離子交換容量為0.5-1.5mmol/g。

8.根據權利要求1所述的含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜，其特征在于：表面功能涂層(f)由含氟聚合物和金屬氧化物組成，其中，含氟聚合物由全氟磺酸聚合物或全氟磷酸聚合物中的一種或兩種組成。

9.根據權利要求8所述的含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜，其特征在于：金屬氧化物為ⅣB族中鋯、鈦、鉿或鈰的氧化物，金屬氧化物D50為100nm-5μm，D90為600nm-30μm，D100為800nm-200μm，全氟磺酸聚合物層(s)表面金屬氧化物含量為1-10g/m²，全氟羧酸聚合物層(c)表面金屬氧化物含量為1-10g/m²。

10.一種權利要求1-9任一所述的含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜的制備方法，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作為原材料，通過螺桿式擠出機共擠出的方式熔融流延成全氟離子交換樹脂基膜；

2)將聚合物增強網材料浸泡在氟碳類溶劑中，超聲處理1-2小時，取出干燥后，再與全氟離子交換樹脂基膜進行復合，在膜成型壓輥間引入聚合物增強網材料，在輥間壓力的作用下將聚合物增強網材料壓入全氟離子交換樹脂基膜中，得全氟離子交換膜前體；其中，聚合物增強網材料由增強纖維和可溶出纖維編織而成；

3)將全氟離子交換膜前體轉化為具有離子交換功能的全氟離子交換膜；

4)將金屬氧化物顆粒加入到含氟聚合物溶液中，混合，將其附著于步驟3)制得的全氟離子交換膜兩側，烘干，得含有鏤空隧道的增強型氯堿離子傳導膜。