[发明专利]具有粗糙涂层的增强全氟羧酸离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种具有粗糙涂层的增强全氟羧酸离子交换膜，其特征在于：由全氟羧酸聚合物层、多孔增强材料层和功能表面涂层组成，其中功能表面涂层位于全氟羧酸聚合物层的上下表面，多孔增强材料包层埋在全氟羧酸聚合物层中；

所述全氟羧酸聚合物层的厚度为50-250μm，多孔增强材料层的厚度为40-200μm，功能表面涂层的厚度为0.01-30μm；

所述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。

2.根据权利要求1所述的具有粗糙涂层的增强全氟羧酸离子交换膜，其特征在于：全氟羧酸聚合物层的全氟羧酸树脂交换容量为0.6-1.5mmol/g。

3.根据权利要求1所述的具有粗糙涂层的增强全氟羧酸离子交换膜，其特征在于：多孔增强材料由全氟聚合物加强线和烃类聚合物溶弃线编织而成；成膜后，全氟聚合物加强线形成全氟聚合物增强网，烃类聚合物溶弃线形成镂空隧道，紧邻的全氟聚合物加强线间距为0.5-1.5mm，紧邻的两根全氟聚合物加强线之间含有镂空隧道32-500根，单隧道直径为1-50μm。

4.根据权利要求1所述的具有粗糙涂层的增强全氟羧酸离子交换膜，其特征在于：功能表面涂层的全氟离子聚合物为全氟磺酸聚合物和/或全氟磷酸聚合物；全氟离子聚合物的交换容量为0.5-1.5mmol/g。

5.根据权利要求1所述的具有粗糙涂层的增强全氟羧酸离子交换膜，其特征在于：功能表面涂层中金属氧化物的含量大于0g/m²、小于20g/m²；金属氧化物粉体为锆、铪或铈的氧化物，其粒径为5nm-10μm。

6.根据权利要求1所述的具有粗糙涂层的增强全氟羧酸离子交换膜，其特征在于：功能表面涂层10μm×10μm范围内粗糙度Ra值介于10nm～5μm，240μm×300μm范围内粗糙度Ra值介于300nm～10μm；功能表面涂层中孔的体积占涂层体积的5～95％。

7.根据权利要求1所述的具有粗糙涂层的增强全氟羧酸离子交换膜，其特征在于：功能表面涂层在0-300g/L盐水环境中，3μL体积气泡与涂层粘附力为0-400μN。

8.一种权利要求1-7任一项所述的具有粗糙涂层的增强全氟羧酸离子交换膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将全氟羧酸树脂进行挤出流延得到全氟羧酸离子交换树脂基膜，再将多孔增强材料与全氟羧酸离子交换树脂基膜进行复合，形成全氟羧酸离子交换膜前体；

(2)将全氟羧酸离子交换膜前体先进行超压处理，再浸入碱性溶液中进行转型，得到具备离子交换功能的全氟羧酸离子交换膜；

(3)将全氟磺酸聚合物加到溶剂中进行均一化处理，形成全氟离子聚合物溶液，再加入造孔剂和金属氧化物，球磨得到分散液；

(4)将步骤(3)得到的分散液采用涂膜方式附着在步骤(2)得到的全氟羧酸离子交换膜上下表面，通过刻蚀表面形成多孔粗糙结构。

9.根据权利要求8所述的具有粗糙涂层的增强全氟羧酸离子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中造孔剂是氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钛、碳酸钾、碳化硅、碳酸钠、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、聚氨酯纤维、聚偏氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的具有粗糙涂层的增强全氟羧酸离子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)中刻蚀是碱解、酸解或水解中的一种或者多种工艺的组合。