[发明专利]氯碱工业用新型超薄低阻离子传导膜及其制备方法

权利要求书

1.一种氯碱工业用超薄低阻离子传导膜，其特征在于：由第一全氟羧酸-全氟磺酸聚合物复合层、第二全氟羧酸-全氟磺酸聚合物复合层、多孔无纺聚合物层和功能表面涂层组成；其中，功能表面涂层是由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；功能表面涂层内部和表面为多孔粗糙结构，涂层厚度为0.01μm～30μm；功能表面涂层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；

所述的氯碱工业用超薄低阻离子传导膜的制备方法，由以下步骤组成：

（1）将全氟磺酸聚合物与全氟羧酸聚合物混合挤出造粒，用作A料，将A料溶于极性溶液中，制备成全氟磺酸-全氟羧酸树脂溶液；将全氟磺酸聚合物与全氟羧酸聚合物混合成B料制备成第二全氟磺酸-全氟羧酸复合膜；将多孔无纺聚合物层材质浸泡到超声处理过的三氟三氯乙烷溶剂中处理，取出干燥后备用，将全氟磺酸-全氟羧酸树脂溶液喷涂多孔无纺聚合物上下两面然后进行干燥，再与第二全氟磺酸-全氟羧酸复合膜进行复合，形成全氟离子交换膜前体；

（2）将步骤（1）制备得到的全氟离子交换膜前体进行超压处理，然后将全氟离子交换膜进行转型，转化成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步骤（2）制备的全氟离子交换膜表面，通过刻蚀表面形成多孔粗糙结构。

2.根据权利要求1所述的氯碱工业用超薄低阻离子传导膜，其特征在于：第一全氟羧酸-全氟磺酸聚合物复合层厚度为10微米至80微米，全氟羧酸聚合物占全氟磺酸聚合物质量比为0%-40%，全氟磺酸聚合物交换容量为0.6-1.5毫摩尔/克，全氟羧酸聚合物交换容量为0.5-1.5毫摩尔/克。

3.根据权利要求1所述的氯碱工业用超薄低阻离子传导膜，其特征在于：第二全氟羧酸-全氟磺酸聚合物复合层厚度为1微米至20微米，全氟磺酸聚合物占全氟羧酸聚合物质量比为0%-40%，全氟磺酸聚合物交换容量为0.6-1.5毫摩尔/克，全氟羧酸聚合物交换容量为0.5-1.5毫摩尔/克。

4.根据权利要求1所述的氯碱工业用超薄低阻离子传导膜，其特征在于：第一全氟羧酸-全氟磺酸聚合物复合层中全氟羧酸聚合物占全氟磺酸聚合物的质量比与第二全氟羧酸-全氟磺酸聚合物复合层中全氟磺酸聚合物占全氟羧酸聚合物的质量比不同时为0。

5.根据权利要求1所述的氯碱工业用超薄低阻离子传导膜，其特征在于：多孔无纺聚合物层材质为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺或聚醚醚酮中的一种或者几种组合，孔隙率为20-99%，厚度介于3微米-50微米。

6.根据权利要求1所述的氯碱工业用超薄低阻离子传导膜，其特征在于：功能表面涂层孔的体积占涂层的体积分数为5%～95%；每平米含有金属氧化物大于等于0克，小于12克；功能表面涂层中金属氧化物是锆、铪或铈的氧化物，金属氧化物粒径为5纳米～10微米；全氟离子聚合物交换容量为0.5～1.5毫摩尔/克；全氟离子聚合物是全氟磺酸聚合物或全氟磷酸聚合物中的一种或者两种。

7.根据权利要求1所述的氯碱工业用超薄低阻离子传导膜，其特征在于：功能表面涂层在0～300g/L盐水环境中，3微升体积气泡与涂层粘附力为0微牛～400微牛；在25℃下，250g/L的盐水环境中，5微升的气泡接触角≥130°。

8.根据权利要求1所述的氯碱工业用超薄低阻离子传导膜，其特征在于：步骤（1）A料中全氟羧酸聚合物占全氟磺酸聚合物质量比为0%-40%，B料中全氟磺酸聚合物占全氟羧酸聚合物质量比为0%-40%，且两质量比不同时为0；步骤（3）中所述的全氟离子聚合物是全氟磺酸聚合物或全氟磷酸聚合物中的一种或者两种；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。