[发明专利]氯碱工业用含空穴的纤维增强离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种纤维增强离子交换膜，其特征在于该离子交换膜是依次由气体释放涂层、全氟羧酸树脂层、全氟磺酸树脂层、气体释放涂层组成的多层复合膜，其中全氟磺酸树脂层内置入有增强纤维，全氟磺酸树脂层内还含有纳米空穴。

2.根据权利要求1所述的纤维增强离子交换膜，其特征在于所述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，气体释放涂层厚度为3-12微米；所述全氟磺酸树脂交换容量为0.9-1.05mmo1/g，所述全氟羧酸树脂交换容量为0.88-1.05mmo1/g。

3.一种含空穴的纤维增强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、含无机牺牲材料的全氟磺酸树脂，通过熔融共挤或多层热压复合的工艺制备全氟离子交换树脂基膜；所述无机牺牲材料是纳米碳酸盐；

b、采用连续真空复合工艺将增强纤维网布置入步骤a所得含氟离子交换树脂基膜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；然后再在90℃的质量分数10%-20%的盐酸水溶液中处理以除去含氟离子交换树脂基膜中的无机牺牲材料，形成空穴。

d、用含质量分数3-10%全氟磺酸树脂、质量分数5-15%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；得复合膜；

e、将步骤d所得复合膜浸在质量分数0.2%-2%氢氧化钠水溶液中，静置老化2-24小时，取出。

4.如权利要求3所述的含空穴的纤维增强离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤a中，含无机牺牲材料的全氟磺酸树脂是按以下方法制备的：

将纳米碳酸盐与全氟磺酸树脂粉料按质量比1～20：100充分混合后通过熔融挤出得到的全氟磺酸树脂母粒；优选的纳米碳酸盐与全氟磺酸树脂粉料按质量比为4～10：100。

5.如权利要求3或4所述的含空穴的纤维增强离子交换膜的制备方法，其特征在于纳米碳酸盐为纳米碳酸钙；优选的纳米碳酸盐粒径为20-100纳米。

6.如权利要求3所述的含空穴的纤维增强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（DMSO）中的一种。

7.如权利要求3所述的含空穴的纤维增强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中的一种。混合溶液中KOH或NaOH的质量百分比浓度为12～28%，含有机溶剂的质量百分比浓度为10～40%；进一步优选混合溶液中KOH或NaOH的质量百分比浓度为15%，含有机溶剂的质量百分比浓度为30%。

8.如权利要求3所述的含空穴的纤维增强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ZnO、TiO₂或ZrO₂，优选为ZrO₂；低级醇为乙醇、丙醇及异丙醇中的一种。

9.如权利要求3所述的含空穴的纤维增强离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤a中所述全氟羧酸树脂层厚度为8-12微米，含无机牺牲材料的全氟磺酸树脂层厚度为80-150微米，步骤d中气体释放涂层厚度为3-12微米。