[发明专利]双极性膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及阳离子交换膜与阴离子交换膜面对面地接合而成的双极性膜及其制造方法，更详细而言，涉及阳离子交换膜与阴离子交换膜的粘接性即耐剥离性得到显著提高的双极性膜及其制造方法。

背景技术

双极性膜是阳离子交换膜与阴离子交换膜贴合而成的复合膜，具有能够将水解离成质子和氢氧根离子的功能。

利用双极性膜的该特殊功能，通过与阳离子交换膜和/或阴离子交换膜一起组装到电渗析装置中进行电渗析，从而能够由中性盐制造酸和碱，由此提出了各种应用(非专利文献1)。

对于上述这种双极性膜，尤其要求阳离子交换膜与阴离子交换膜之间具有高粘接性，例如期望即使长期供于电渗析时，也可以有效地防止膜的溶胀，不会发生膜的剥离，可以稳定地进行电渗析。为此，提出了各种制造方法。

例如，专利文献1中提出了将阳离子交换膜与阴离子交换膜用聚乙烯亚胺-环氧氯丙烷的混合物粘贴在一起并固化粘接的方法。

专利文献2中提出了将阳离子交换膜与阴离子交换膜用离子交换性粘接剂进行粘接的方法。

专利文献3中提出了在阳离子交换膜或阴离子交换膜上涂布微粉的离子交换树脂(阴离子交换树脂或阳离子交换树脂与热塑性物质的糊状混合物)并将两者加压粘接的方法。

专利文献4中提出了在阳离子交换膜的表面涂布由乙烯基吡啶和环氧化合物形成的糊状物质并对其进行辐射线照射来制造的方法。

专利文献5中提出了使阴离子交换膜的表面附着磺酸型高分子电解质和烯丙基胺类后照射电离辐射线使其交联的方法。

然而，这些膜虽然提高了膜的粘接性，但其双极性电压高，在工业上并非有用。双极性电压(V)以在构成双极性膜的阳离子交换树脂层与阴离子交换树脂层的界面发生水解离所需的水解电压(V’)和与各层的电阻相关联而产生的电位差(VC、VA)的总和来表示。水解电压V’的理论电压为约0.83V，并且已作出了通过使构成双极性电压的水解电压V’尽可能地接近理论电压从而降低双极性电压的尝试。该尝试主要采用使水解离的发生场所即两层界面上存在具有促进水解的催化功能的化学物质的方法，其有助于双极性电压的降低。

例如，非专利文献2及专利文献6中公开了使两层的界面上存在重金属离子的技术方案。

此外，非专利文献3中公开了在两层之间形成具有叔吡啶(tertiary pyridine)的层作为中间层的技术方案。

另外，专利文献7及非专利文献3中公开了使两层的界面上存在无机离子交换体的技术方案。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭32-3962号公报

专利文献2：日本特公昭34-3961号公报

专利文献3：日本特公昭35-14531号公报

专利文献4：日本特公昭38-16633号公报

专利文献5：日本特公昭51-41113号公报

专利文献6：日本特开平4-228591号公报

专利文献7：日本特开平7-258878号公报

专利文献8：日本特开平7-222915号公报

非专利文献

非专利文献1：Journal of Membrane Science，61(1991)239-252

非专利文献2：Journal of Membrane Sci.，78(1993)，13-23

非专利文献3：Desalination，68(1988)，279-292

发明内容

发明要解决的问题

通过如上所述的膜的技术改良，能够制备双极性电压低的双极性膜，一些工艺已付诸实用化。然而，阴离子交换膜与阳离子交换膜的粘接性并不充分，要求其进一步提高。此外，在制造成本方面，以往公知的双极性膜也不能令人满意，要求容易且廉价的制造方法。

进而，目前期望有效且实用的工业规模的酸/碱的制造，例如也通过在高温条件下实施电渗析来进行酸/碱的制造，但以往公知的双极性膜，还存在其耐热性低，在高温条件下实施电渗析时容易发生膜的剥离，电渗析的条件被限于较低温度的问题。

因此，本发明的目的在于，提供一种阴离子交换膜与阳离子交换膜的粘接性得到提高而不伴随膜电压的上升的双极性膜。

本发明的另一目的在于，提供一种能够容易且廉价地制造上述双极性膜的、双极性膜的制造方法。

本发明的另一目的在于，提供一种耐热性也优异、即使在高温下实施电渗析的情况下也可以维持高粘接性、不会发生膜的剥离、能够稳定地实施电渗析的双极性膜及其制造方法。