[发明专利]用于碱金属氯化物电解的超薄全氟磺酸离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种用于碱金属氯化物电解的超薄全氟磺酸离子交换膜，其特征在于：包括全氟磺酸聚合物层，在所述全氟磺酸聚合物层表面涂布有功能表面涂层，所述的功能表面涂层由全氟聚合物和金属氧化物组成且具有多孔粗糙结构，在所述全氟磺酸聚合物层包埋有多孔无纺聚合物层；

所述的全氟磺酸聚合物层厚度为10-80μm，离子交换容量为0.6-1.5mmol/g；

所述的功能表面涂层中的全氟聚合物为具有离子交换功能的全氟聚合物，所述全氟聚合物为全氟磺酸聚合物、全氟羧酸聚合物或全氟磷酸聚合物中的一种或一种以上，所述全氟聚合物离子交换容量为0.5-1.5mmol/g；

所述的功能表面涂层内部和表面均为多孔粗糙结构，孔的体积占功能表面涂层体积的5-95%，涂层厚度为0.01-30μm，所述功能表面涂层10μm×10μm表面粗糙度Ra值为10nm-5μm，240μm×300μm表面粗糙度Ra值为300nm-10μm；

所述的用于碱金属氯化物电解的超薄全氟磺酸离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）将全氟磺酸树脂采用挤出流延的方式得到全氟离子交换树脂基膜，再将多孔无纺聚合物膜经溶剂浸泡处理后与全氟离子交换树脂基膜进行复合，从而形成全氟磺酸离子交换膜前体；

（2）将步骤（1）得到的全氟磺酸离子交换树脂基膜进行超压处理后，在碱金属氢氧化物溶液中进行水解处理，转化为具备离子交换功能的全氟离子交换膜；

（3）将全氟聚合物加入到溶剂中进行均一化处理，形成全氟聚合物溶液；

（4）将造孔剂和金属氧化物加入到步骤（3）得到的全氟聚合物溶液中，球磨后得到分散液；

（5）将步骤（4）得到的分散液采用涂膜方式附着在步骤（2）得到的具备离子交换功能的全氟离子交换膜表面，干燥固化后通过刻蚀表面形成多孔粗糙结构；

步骤（5）中所述的涂膜方式为喷涂、刷涂、辊涂、转印、浸渍或旋涂中的一种；所述的刻蚀是碱解、酸解或水解中的一种或一种以上的工艺组合；

所述的功能表面涂层中每平方米含有的金属氧化物的量为大于0g，小于20g，所述金属氧化物的粒径为5nm-10μm，所述的金属氧化物为锆、铪或铈的氧化物；

所述的多孔无纺聚合物层的材质为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮中的一种或多种组合，厚度为3-50μm，孔隙率为20-99%；

步骤（4）所述的造孔剂为氧化硅、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一种以上的组合物。

2.根据权利要求1所述的用于碱金属氯化物电解的超薄全氟磺酸离子交换膜，其特征在于：所述的功能表面涂层在0-300g/L盐水环境中，3μL体积气泡与所述功能表面涂层粘附力为0-400μN。