[发明专利]具有经压印非织造基材的离子交换膜

说明书

本公开提供一种离子交换膜，该离子交换膜包括用离子交换材料浸渍的支撑基材。支撑基材包括经压印非织造层，且压印包括表面密度为至少16个/cm²的多个变形。支撑基材可没有增强层。在一些实例中，支撑基材可只包括单层的经压印非织造织物。

领域

本公开涉及具有非织造层的离子交换膜。

背景

以下段落并非承认其中讨论的任何事物为现有技术或本领域技术人员知识的一部分。

离子交换膜作为电解膜用于电渗析(ED)、双极ED、反向电渗析(RED)、电去离子(EDI)和电渗析逆转(EDR)。这些纯化过程在施加的电势差的影响下，通过离子交换膜将离子从一种溶液传输到另一种溶液。

可用于电渗析的离子交换膜包括离子交换材料和用于离子交换材料的支撑基材。在用织造或非织造织物片作为支撑基材生产的离子交换膜中，织造或非织造织物片中的空隙由离子交换材料填充。

介绍

以下介绍旨在向读者介绍本说明书，而非限定任何发明。一个或多个发明可存在于以下或在本文件的其它部分中描述的装置元件或方法步骤的组合或子组合中。发明人不会只由于不在权利要求书中描述这样的一个或多个其它发明就放弃或弃权他们对本说明书中公开的任何一个或多个发明的权利。

在离子交换膜中使用非织造织物合乎需要，因为与用织造织物形成的膜相比，非织造织物中纤维的高度交织结构可减小渗漏、电阻、厚度或其任何组合。然而，与用织造织物形成的膜比较，只用非织造织物形成的膜经常具有不希望的物理性质。不希望的物理性质可能是降低的强度、降低的尺寸稳定性或降低的形状稳定性。例如，用单层的非织造基材形成的膜可能在离子交换聚合物在升高的温度下固化时卷曲。

为了改善至少一种不希望的物理性质，用非织造织物制成的离子交换膜可包括增强层。然而，加上增强层增加膜的厚度，结果，膜的电阻也增加了。

减小离子交换膜的厚度合乎需要，这是因为，在所有其它条件相同的情况下，由于可以将更多的膜装入同一装置，因此这种减小可得到来自电解池组的更高的通量。减小离子交换膜的厚度可导致减少给定膜面积所消耗的化学品，因为较薄的膜具有较少的离子交换材料/膜表面积。减小离子交换膜的厚度可导致电解纯化过程中的能量消耗减少，只要后者与较薄膜的电阻减小一致。

具有附接到非织造织物层的增强层的离子交换膜在盐溶液中时也可能不规则地膨胀，这导致膜的起伏。不规则膨胀是由于在盐溶液中时两层的膨胀或收缩差异所致。

因此，仍需要一种具有非织造层的离子交换膜，其解决或改善与由单层的非织造织物形成的离子交换膜相关或与由非织造织物和增强层形成的离子交换膜相关的一个或多个缺点。

在一些实例中，本公开提供一种离子交换膜，该离子交换膜具有用离子交换材料浸渍的支撑基材。支撑基材包括经压印非织造层，其中压印(imprinting)包括表面密度为至少16个/cm²的多个变形。压印可以是压凹(debossing)、压凸(embossing)或其组合。

在一些实例中，本公开提供一种制备离子交换膜的方法。方法包括用包含阴离子或阳离子单体和交联剂的溶液饱和或浸渍支撑基材；并使单体和交联剂在升高的温度下聚合。支撑基材包括经压印非织造层，其中压印包括表面密度为至少16个/cm²的多个变形。压印可以是压凹、压凸或其组合。

附图简述

现在将只作为实例参考附图描述本公开的实施方案。

图1为具有进入织物表面的凹陷的示例性压凹非织造层的图解。

图2为具有进入织物表面的凹陷和在织物反表面的相对凹陷的示例性压凹非织造层的图解。

图3为具有从织物表面的凸起和在织物反表面的相应凹陷的示例性压凸非织造层的图解。