[发明专利]含氟阳离子交换膜用增强网布及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氟阳离子交换膜用增强网布及其应用，更具体的说是对含氟离子交换 膜中增强网布的改性达到增强含氟阳离子交换膜的性能，属于离子膜技术领域。

背景技术

由于采用离子交换树脂制备而成离子膜膜体本身比较脆，安装和使用过程中由于弯折、 拉伸、震动、流体冲击等外部作用容易造成离子膜破损。通常，采用多孔网布或多孔膜对离 子膜进行增强，如U.S.P.No 4324606、U.S.P.No4477321和U.S.P.No4943817A等专利 所述。

但是，由于常用的增强材料不具有离子透过性，会阻挡离子的渗透性能，从而增高膜阻。 为了降低增强网对离子膜的负面影响，研究工作集中于降低增强网的编织密度和丝径，从而 增加增强网的开孔率，降低阻挡面积。但由于当增强网的丝径过低时，增强效果会显著降低， 编织密度太低则会导致网布形变，因此，为了兼顾增强效果和保持网布的规整性，离子膜的 增强网中开始引入牺牲纤维。美国专利U.S.P.No 20020034904A1、U.S.P.No 4552631A、 U.S.P.No4072793A和U.S.P.No4964960A以及日本专利JP-A-61-7338和JP-A-64-55393 都介绍了一种带有牺牲纤维的增强网增强的复合离子膜，牺牲纤维的存在降低了增强网的变 形量，而且牺牲纤维溶除后大大降低了离子膜体内不具有离子交换性能材料的含量，从而降 低膜阻和槽压。

然而，牺牲纤维的引入也带来了一系列弊端，即：牺牲纤维溶除后留下的细微通道会导 致电槽紧固松弛、阳极液渗漏；另外，牺牲纤维溶除后，剩余主体纤维的间距较大，阴阳极 网会直接挤压膜体，而膜体本身由于存在细微通道导致耐压、耐折、耐撕裂性能降低，离子 膜极易受损。

为了降低牺牲纤维的负面作用，专利U.S.P.No 2002034904A1、CN1065496A分别从网 布的编织方法、牺牲纤维的排布、以及网布的嵌入深度等方面尽可能做以改善。但是，牺牲 纤维存在时网布所采用的平织方法，使得产品离子膜中剩余主体纤维网间必然存在牺牲纤维 溶除后所遗留的低强区，造成此类离子膜的机械强度和使用寿命受限。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种含氟阳离子交换膜用增强网布及其应用，它通过 对网布编织工艺的改进，降低网格布对于膜体的阻挡面积，在提高阳离子交换膜机械强度的 同时提高了的电学性能。该膜应用于氯碱行业和燃料电池行业均体现出十分优异的综合性 能。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种含氟阳离子交换膜用增强网布，由经纱和纬纱编织构成，其特征在于，经纱和/或 纬纱由含氟聚合物纤维和可水解聚合物纤维组成。

所述的纬纱由含氟聚合物纤维组成，经纱由含氟聚合物纤维和可水解聚合物纤维组成。

所述的经纱由一根含氟聚合物纤维和一根可水解聚合物纤维组成，经纱的两根纤维在相 邻两根纬纱之间扭绞两次。该编织结构大大降低了纱线之间的滑移，从而减小了网布在收、 放卷过程中及热复合过程中的变形率；同时，保证了水解处理后其中一根经纱溶除，剩余的 经纱可与纬纱之间形成1上1下松平织结构。松平织结构是指原交织型网布复合进入树脂基 膜中后，经水解处理，其中一根采用可水解聚合物纤维制作的经纱会被溶除，剩余的另一根 由含氟聚合物纤维制作的经纱由于失去了可水解聚合物经纱的扭绞，而处于放松状态，从而 使得聚合物基膜在转型处理过程中可以自由膨胀，不会因网布的膨胀率低于聚合物基膜的膨 胀率而出现鼓泡、变形等现象。

所述经纱和纬纱的编织结构为交织型，编织密度为4-40格/cm，优选6-20格/cm。编织 密度低于4格/cm，网布的增强作用不明显；编织密度高于40格/cm，网布的开孔率过低， 会导致膜阻急剧增加。

所述的含氟聚合物纤维，选自聚四氟乙烯纤维、PFA(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基 醚共聚物)纤维、聚全氟乙丙烯纤维或聚全氟丙基乙烯基醚纤维中的一种或几种，优选聚 四氟乙烯纤维。

所述的含氟聚合物纤维，可以采用圆丝、也可以采用扁丝，优选圆丝。因为，圆丝进入 离子交换树脂基膜后产生的阴影面积均一，均为圆丝在直径宽度上的投影；而同样旦数的扁 丝，进入离子交换树脂基膜后造成的阴影面积多数为扁丝长轴宽度上的投影，导致投影宽度 增加。

所述的含氟聚合物纤维细度为40-250d，优选70-160d。在保证纤维强度足够的前提下， 尽可能降低纤维的细度。