[发明专利]离子交换膜用涂层溶液的制备方法

说明书

本发明属于离子交换膜技术领域，具体涉及一种离子交换膜用涂层溶液的制备方法。所述的制备方法，包括以下步骤：(1)将纳米氧化物颗粒加入到粘结溶液中形成混合相，然后将所述混合相挥发干燥成固体颗粒物，将所述固体颗粒物置于高温下固化后，破碎成微米颗粒物；(2)将所述微米颗粒物与纳米氧化物颗粒和粘结溶液混合，然后分散均匀，得到离子交换膜用涂层溶液。本发明制备的离子交换膜用涂层溶液，涂布到离子交换膜基膜上后，所得到的离子交换膜槽电压显著降低，适用于碱金属氯化物的电解工业，可以稳定高效地处理宽范围浓度的碱金属氯化物溶液，适合在新型高电流密度条件下的零极距电解槽中运行。

技术领域

本发明属于离子交换膜技术领域，具体涉及一种离子交换膜用涂层溶液的制备方法。

背景技术

由于离子交换膜具有优异的选择透过性，其已被广泛的运用于电解氧化和还原操作中。全氟离子交换膜在食盐电解工业上的应用，引起了氯碱工业的革命性变化。此外，其在氯化钾电解制造碳酸钾、氯化钠电解制造碳酸钠、氯化钠电解制备亚硫酸钠、硫酸钠电解制烧碱和硫酸等领域均具有广泛应用。近年来，为提高生产效率、降低能耗，不断追求性能更稳定的离子交换膜，期望离子交换膜能够在高电流密度，低槽电压与高碱液浓度高的条件下进行电解。

使用该含氟离子交换膜膜进行电解时，我们通常对其性能有如下要求：首先是其电流效率高、电解电压低；第二就是电解所得产品中杂质离子浓度低；第三是其使用寿命长。

涂层，作为离子交换膜的重要组成部分，其主要作用是提高离子交换膜的亲水性，保证电解过程中产生的气泡不黏附在膜表面，从而避免因为气泡黏附在离子交换膜表面而导致的膜的有效工作面积减小、电解槽槽电压升高的情况。

国外公司虽然早就研发成功离子交换膜并实现了商用，但是并未有公开资料展示离子交换膜用涂层及其所用涂层溶液的方法。因此，开发一种应用性能良好的涂层溶液，从而保证离子交换膜整体性能的优越性，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种离子交换膜用涂层溶液的制备方法，与单纯将纳米氧化物颗粒分散到粘结溶液中得到的混合液相比，采用相同的工艺涂布到离子交换膜基膜上后，所得离子交换膜在同样的电流密度条件下槽电压值更低。

本发明所述的离子交换膜用涂层溶液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纳米氧化物颗粒加入到粘结溶液中形成混合相，然后将所述混合相挥发干燥成固体颗粒物，将所述固体颗粒物置于高温下固化，然后将所述固体颗粒物破碎成微米颗粒物；

(2)将所述微米颗粒物与纳米氧化物颗粒和粘结溶液混合，然后分散均匀，得到离子交换膜用涂层溶液。

所述的纳米氧化物颗粒为纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化锌或纳米氧化硅中的一种或一种以上。

所述的粘结溶液为全氟磺酸树脂或全氟羧酸树脂中的一种或两种溶于溶剂后形成的溶液。

所述溶剂为水、甲醇、乙醇、乙二醇、二甘醇、正丙醇、异丙醇、丙酮、DMSO、DMF、一氯甲烷、二氯甲烷或三氯甲烷中的一种或一种以上。

步骤(1)中所述的纳米氧化物颗粒与粘结溶液的质量比为1:10～2:1。

步骤(1)中所述的固体颗粒物高温下固化的温度为100℃～190℃。

步骤(1)中所述的固体颗粒物高温下固化的时间为10min～70min。

所述的微米颗粒物的粒度为2μm～15μm。

步骤(2)中所述的微米颗粒物与纳米氧化物颗粒的质量比为1:5～5:1。

步骤(2)中所述的微米颗粒物和纳米氧化物颗粒的质量之和与所述粘结溶液的质量比为1:10～1:2。