碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜及其制备方法与流程

文档序号:20838346发布日期:2020-05-22 17:09阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜,其特征在于:包括全氟磺酸聚合物层,在所述全氟磺酸聚合物层表面涂布有功能表面涂层,所述的功能表面涂层由全氟聚合物和金属氧化物组成且具有多孔粗糙结构,在所述全氟磺酸聚合物层包埋有增强材料层,在所述增强材料层设有镂空隧道结构。

2.根据权利要求1所述的碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜,其特征在于:所述的全氟磺酸聚合物层厚度为50-250μm,离子交换容量为0.6-1.5mmol/g。

3.根据权利要求1所述的碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜,其特征在于:所述的功能表面涂层中的全氟聚合物为具有离子交换功能的全氟聚合物,所述全氟聚合物为全氟磺酸聚合物、全氟羧酸聚合物或全氟磷酸聚合物中的一种或一种以上,所述全氟聚合物离子交换容量为0.5-1.5mmol/g。

4.根据权利要求1所述的碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜,其特征在于:所述的功能表面涂层中每平方米含有的金属氧化物的量为大于0g,小于20g,所述金属氧化物的粒径为5nm-10μm,所述的金属氧化物为ⅳb族中锆、铪或铈的氧化物。

5.根据权利要求1所述的碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜,其特征在于:全氟磺酸聚合物层内含有纵横交错的镂空隧道;在增强材料网中紧邻的两根主纤维间距为0.5-1.5mm,紧邻的两根主纤维中含有镂空隧道32-500根;单隧道直径为1-50μm。

6.根据权利要求1所述的碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜,其特征在于:所述的功能表面涂层内部和表面均为多孔粗糙结构,孔的体积占功能表面涂层体积的5-95%,涂层厚度为0.01-30μm,所述功能表面涂层10μm×10μm表面粗糙度ra值为10nm-5μm,240μm×300μm表面粗糙度ra值为300nm-10μm。

7.根据权利要求1所述的碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜,其特征在于:所述的功能表面涂层在0-300g/l盐水环境中,3μl体积气泡与所述功能表面涂层粘附力为0-400μn。

8.一种权利要求1-7任一所述的碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)将全氟磺酸树脂采用挤出流延的方式得到全氟离子交换树脂基膜,再将增强材料网经溶剂浸泡处理后与全氟离子交换树脂基膜进行复合,从而形成全氟磺酸离子交换膜前体;

(2)将步骤(1)得到的全氟磺酸离子交换树脂基膜进行超压处理后,在碱金属氢氧化物溶液中进行水解处理,转化为具备离子交换功能的全氟离子交换膜;

(3)将全氟聚合物加入到溶剂中进行均一化处理,形成全氟聚合物溶液;

(4)将造孔剂和金属氧化物加入到步骤(3)得到的全氟聚合物溶液中,球磨后得到分散液;

(5)将步骤(4)得到的分散液采用涂膜方式附着在步骤(2)得到的具备离子交换功能的全氟离子交换膜表面,干燥固化后通过刻蚀表面形成多孔粗糙结构。

9.根据权利要求8所述的碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的增强材料网由全氟碳化合物的加强线和烃类聚合物的溶弃线编织而成,空隙率为20-99%,厚度为40-200μm。

10.根据权利要求8所述的碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜的制备方法,其特征在于:步骤(4)所述的造孔剂为氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钛、碳酸钾、碳化硅、碳酸钠、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、聚氨酯纤维、聚偏氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维中的一种或一种以上的组合物。


技术总结
本发明属于离子交换膜技术领域,具体涉及一种碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜及其制备方法。所述的碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜,包括全氟磺酸聚合物层,在所述全氟磺酸聚合物层表面涂布有功能表面涂层,所述的功能表面涂层由全氟聚合物和金属氧化物组成且具有多孔粗糙结构,在所述全氟磺酸聚合物层包埋有增强材料层,在所述增强材料层设有镂空隧道结构。本发明在全氟磺酸基膜内增加了全氟聚合物增强网同时在膜内部制备了镂空隧道,使其具有较好的机械性能的同时兼具更低的膜电阻,通过功能表面层中金属氧化物与全氟聚合物组成的粗糙表面结构,具有防止气泡附着、降低电解槽电压以及节省电能的良好性能。

技术研发人员:张永明;刘烽;戴琼;史大阔;史翔;雷建龙
受保护的技术使用者:山东东岳未来氢能材料有限公司
技术研发日:2019.12.31
技术公布日:2020.05.22
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