离子交换膜和电解槽的制作方法

本发明涉及离子交换膜和电解槽。

背景技术：

1、含氟离子交换膜的耐热性、耐化学药品性等优异，作为碱金属氯化物电解用途、臭氧产生电解用途、燃料电池用途、水电解用途、盐酸电解用途等的电解用隔膜被广泛用于各种用途中，并且正被扩展到新用途中。

2、它们之中，在制造氯和碱金属氢氧化物的碱金属氯化物的电解中，近年来离子交换膜法成为主流。此外，为了削减功耗单位，在利用离子交换膜法进行的碱金属氯化物电解中，将离子交换膜与阳极以及阴极密合而成的自然循环型零极距电解槽成为主流。对于碱金属氯化物的电解中使用的离子交换膜要求各种性能。例如要求膜的机械强度高等性能。作为从强度方面出发的研究例，例如在专利文献1中提出了一种离子交换膜，其具有包含具有磺酸基的含氟聚合物的层s、包含具有羧酸基的含氟聚合物的层c、以及配置在上述层s的内部且作为强化丝和牺牲丝中的至少一者发挥功能的复数个增强材料，其中在俯视观察上述离子交换膜时将不存在上述增强材料的区域在纯水中的膜截面平均厚度设为a、将上述强化丝彼此交叉的区域以及上述强化丝与上述牺牲丝交叉的区域在纯水中的膜截面平均厚度设为b的情况下，上述a和b满足式(1)和式(2)。

3、b≦240μm···(1)

4、2.0≦b/a≦5.0···(2)

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本专利第6369844号说明书

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、根据专利文献1所记载的离子交换膜，能够在保持高机械强度的同时降低使用自然循环型零极距电解槽的碱金属氯化物电解中的电解电压。另一方面，根据本发明人的研究判明了，将专利文献1所述的离子交换膜供于电解运转时，具有在电解运转前后强度显著降低的倾向。即，专利文献1的技术从长期的强度保持的方面出发尚有进一步改善的余地。

3、本发明是鉴于上述现有技术所具有的课题而完成的，其目的在于提供能够长期保持强度的离子交换膜等。

4、用于解决课题的手段

5、本发明人为了解决上述课题反复进行了深入研究，结果发现，通过使具有特定结构的离子交换膜在特定的电解试验前后的强度变化率处于特定范围，能够解决上述课题，从而完成了本发明。

6、即，本发明包括下述方式。

7、[1]

8、一种离子交换摸，其具有：

9、包含具有磺酸基的含氟聚合物的层s、

10、包含具有羧酸基的含氟聚合物的层c、以及

11、起到作为强化丝和牺牲丝中的至少一者的功能的复数个增强材料，

12、其中，在俯视观察上述离子交换膜时，不存在上述增强材料的区域在纯水中的膜截面平均厚度a为20μm以上75μm以下，

13、根据将上述离子交换膜供于下述电解试验之后所测定的上述离子交换膜的强度s2和将上述离子交换膜供于上述电解试验之前所测定的上述离子交换膜的强度s1而计算出的强度变化率以100×s2/s1计为85％以上120％以下。

14、(电解试验)

15、以涂布有作为阴极催化剂的氧化铈、氧化钌的将直径0.15mm的镍细线以50目的网孔编织而成的织网用作阴极，以涂布有作为阳极催化剂的钌氧化物、铱氧化物和钛氧化物的钛制金属板网用作阳极。在上述阳极与阴极之间配置上述离子交换膜，进而为了使上述阴极与上述离子交换膜密合，在上述阴极上配置由镍制金属板网构成的集电体，在上述集电体与上述阴极之间配置由镍细线编织而成的垫，制成自然循环型的零极距电解单元。将4个上述零极距电解单元串联排列，作为电解槽使用。在上述电解槽的阳极侧供给盐水同时调整其浓度为205g/l，在上述电解槽的阴极侧供给水同时将氢氧化钠浓度保持在32质量％，将电解槽的温度设定为85℃，在6ka/m2的电流密度下，以电解槽的阴极侧的液压比阳极侧的液压高5.3kpa的条件进行7天电解。

16、[2]

17、如[1]中所述的离子交换膜，其中，在俯视观察上述离子交换膜时，将上述强化丝彼此交叉的区域以及上述强化丝与上述牺牲丝交叉的区域在纯水中的膜截面平均厚度设为b时，a/b的值为0.15以上0.30以下。

18、[3]

19、如[1]或[2]中所述的离子交换膜，其中，上述强度s1为1.10kgf/cm以上1.55kgf/cm以下。

20、[4]

21、如[1]～[3]中任一项所述的离子交换膜，其中，上述层c的厚度tc与上述a之比以tc/a计为0.165以上0.508以下。

22、[5]

23、一种电解槽，其具备[1]～[4]中任一项所述的离子交换膜。

24、发明的效果

25、根据本发明，能够提供能够长期保持强度的离子交换膜等。

技术特征：

1.一种离子交换膜，其具有：

2.如权利要求1所述的离子交换膜，其中，在俯视观察所述离子交换膜时，将所述强化丝彼此交叉的区域以及所述强化丝与所述牺牲丝交叉的区域在纯水中的膜截面平均厚度设为b时，a/b的值为0.15以上0.30以下。

3.如权利要求1所述的离子交换膜，其中，所述强度s1为1.10kgf/cm以上1.55kgf/cm以下。

4.如权利要求1所述的离子交换膜，其中，所述层c的厚度tc与所述a之比以tc/a计为0.165以上0.508以下。

5.一种电解槽，其具备权利要求1～4中任一项所述的离子交换膜。

技术总结
本发明涉及离子交换膜和电解槽，旨在提供能够长期保持强度的离子交换膜等。本发明的离子交换膜具有：包含具有磺酸基的含氟聚合物的层S；包含具有羧酸基的含氟聚合物的层C；以及起到作为强化丝和牺牲丝中的至少一者的功能的复数个增强材料，在俯视观察上述离子交换膜时，不存在上述增强材料的区域在纯水中的膜截面平均厚度A为20μm以上75μm以下；根据将上述离子交换膜供于特定电解试验之后所测定的上述离子交换膜的强度S2和将上述离子交换膜供于上述电解试验之前所测定的上述离子交换膜的强度S1而计算出的强度变化率以100×S2/S1计为85％以上120％以下。

技术研发人员：梶本菜绪,冈本浩司
受保护的技术使用者：旭化成株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15