[发明专利]超薄低阻氯碱全氟离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，包括基膜，基膜的两面设有功能表面涂层，基膜由全氟磺酸聚合物层和全氟羧酸聚合物层组成，其特征在于：全氟磺酸聚合物层内设有多孔无纺聚合物层；功能表面涂层为全氟离子聚合物与金属氧化物的混合物构成的多孔粗糙结构；

金属氧化物为锆、铪或铈的氧化物；

全氟磺酸聚合物层的厚度为20-60μm；

0克＜每平米含有金属氧化物＜12克；

所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）将全氟磺酸树脂溶于溶剂中，形成全氟磺酸树脂溶液，将全氟磺酸树脂溶液涂覆于多孔无纺聚合物膜上下表面，干燥后，再与全氟羧酸树脂复合形成全氟离子交换膜前体；

（2）将步骤(1)中制得的全氟离子交换膜前体，转化为具备离子交换功能的全氟离子交换膜；

（3）将全氟离子聚合物加入到溶剂中进行均一化处理，形成全氟离子聚合物溶液；

（4）将金属氧化物和造孔剂的混合物加入到步骤（3）所述的全氟离子聚合物溶液中，球磨得到分散液；

（5）将步骤（4）得到的分散液采用涂膜方式附着在全氟离子交换膜表面，通过刻蚀表面形成多孔粗糙结构，得到所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜；

步骤（4）所述的造孔剂是氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钛、碳酸钾、碳酸钠、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、聚氨酯纤维或聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维中的一种或几种；

步骤（5）中所述的刻蚀是碱解、酸解或水解中的一种或者几种工艺的组合；

功能表面涂层的内部和表面为多孔粗糙结构，涂层厚度为0.01μm～30μm，涂层10微米*10微米范围内粗糙度Ra值介于10纳米～5微米，240微米*300微米范围内粗糙度Ra值介于300纳米～10微米；

多孔无纺聚合物的空隙率为20-99%，厚度为3-50μm；

全氟羧酸聚合物层的厚度为1-20μm。

2.根据权利要求1所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，其特征在于：金属氧化物粒径为5纳米～10微米。

3.根据权利要求1所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，其特征在于：多孔无纺聚合物为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺或聚醚醚酮中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，其特征在于：全氟磺酸聚合物的交换容量为0.6-1.5毫摩尔/克；全氟羧酸聚合物的交换容量为0.5-1.5毫摩尔/克。

5.根据权利要求1所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，其特征在于：全氟离子聚合物为全氟磺酸聚合物或全氟磷酸聚合物中的一种或者两种；全氟离子聚合物交换容量为0.5～1.5毫摩尔/克。

6.根据权利要求1所述的超薄低阻氯碱全氟离子交换膜，其特征在于：步骤（5）中所述的涂膜方式是喷涂、刷涂、辊涂、转印、浸渍或旋涂中的一种。