[发明专利]氯碱工业用低电阻高强度离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种氯碱工业用低电阻高强度离子交换膜，该膜是由全氟磺酸离子交换树脂层、全氟羧酸离子交换树脂层、增强网布和气体释放涂层组成的多层复合膜；其中，厚度80-150微米的全氟磺酸树脂层和厚度8-12微米的全氟羧酸树脂层构成全氟离子交换树脂基膜，基膜的两外侧表面均有3-12微米厚度的气体释放涂层；增强纤维网布置于全氟磺酸树脂层内，全氟磺酸树脂层内还有纳米孔道和纳米空穴。

2.如权利要求1所述的离子交换膜，其特征在于，所述纳米孔道和纳米空穴是是膜制备过程中全氟磺酸树脂中含有的混合纳米牺牲材料分解或牺牲后形成的孔洞；所述混合纳米牺牲材料为纳米牺牲纤维与纳米无机颗粒任意比例的组合，其中纳米牺牲纤维选自纳米对苯二甲酸乙二酯（PET）纤维、聚己二酸己二胺（尼龙66）纤维之一或组合，纤维的直径1-200纳米、长度1-30微米；纳米无机颗粒为纳米碳酸盐粉料，粒径20-100纳米。

3.一种氯碱工业用离子交换膜的制备方法，包括步骤如下：

a、采用全氟羧酸树脂、含混合纳米牺牲材料的全氟磺酸树脂，通过熔融共挤出或多层热压复合的工艺制备全氟离子交换树脂基膜；

所述混合纳米牺牲材料为纳米牺牲纤维与纳米无机颗粒任意比例的组合，其中纳米牺牲纤维选自纳米对苯二甲酸乙二酯（PET）纤维、聚己二酸己二胺（尼龙66）纤维之一或组合，直径1-200纳米、长度1-30微米；纳米无机颗粒为纳米碳酸盐粉料，粒径20-100纳米；

所述混合纳米牺牲材料与全氟磺酸树脂粉料的质量比1～20：100；

b、取步骤a制得的基膜，采用连续真空复合工艺将增强纤维网布置入含混合纳米牺牲材料的全氟磺酸树脂层表面或内部形成增强离子膜；

c、将步骤b所得增强离子膜在KOH或NaOH水溶液与有机溶剂的混合溶液中于90℃温度下水解6-12小时进行转型；并分解掉膜中的混合纳米牺牲材料，纳米牺牲纤维分解掉后在膜中形成纳米孔道，纳米无机颗粒分解掉膜中形成纳米孔穴；

d、用含质量分数3-10wt%全氟磺酸树脂和5-15wt%纳米无机氧化物的低级醇分散液对转型后的离子膜进行双面喷涂，干燥后形成气体释放涂层；

e、喷涂完毕的膜浸在质量分数0.2%-2%氢氧化钠水溶液中，静置老化2-48小时，取出。

4.如权利要求3所述的离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤a中，混合纳米牺牲材料与全氟磺酸树脂粉料质量比为4～10：100，充分混合后通过熔融挤出得到含混合纳米牺牲材料的全氟磺酸树脂母粒。

5.如权利要求3所述的离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤a中，纳米碳酸盐为纳米碳酸钙，粒径20-100纳米。

6.如权利要求3所述的离子交换膜的制备方法，其特征在于上述步骤a中，纳米牺牲纤维和纳米无机颗粒的质量比为（1~99）：（99~1）；进一步优选纳米牺牲纤维和纳米无机颗粒的质量比为（30~80）：（70~20）。

7.如权利要求3所述的离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤c中，有机溶剂为乙醇、异丙醇或二甲基亚砜。

8.如权利要求3所述的离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤c中，混合溶液中KOH或NaOH的质量百分比浓度为12~28%，有机溶剂的质量百分比浓度为10~40%。

9.如权利要求3所述的离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤d中，纳米无机氧化物为ZrO₂；低级醇为乙醇、丙醇或异丙醇。

10.如权利要求3所述的离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤a中，所述含混合纳米牺牲材料的全氟磺酸树脂层厚度为80-150微米，全氟羧酸树脂层厚度为8-12微米；步骤d中，气体释放涂层厚度为3-12微米。