[发明专利]阳离子交换膜和使用了该阳离子交换膜的电解槽

说明书

技术领域

本发明涉及阳离子交换膜和使用了该阳离子交换膜的电解槽。

背景技术

含氟阳离子交换膜的耐热性和耐化学药品性等优异，因此，在碱金属氯化物的电分解(下文中称为电解)中，被用作用于制造氯和碱的电解用阳离子交换膜。除此之外，还被用作臭氧产生用隔膜、燃料电池、水电解和盐酸电解等各种电解用隔膜等。其中，在电解盐水等而制造苛性钠、氯和氢的碱金属氯化物的电解中，从生产率的方面出发，要求电流效率高；从经济性的方面出发，要求电解电压低；从制品的品质的方面出发，要求苛性钠中的食盐浓度低；等等。

在这些要求中，为了表现出高电流效率，通常使用下述的阳离子交换膜，该阳离子交换膜由阴离子排斥性高的以羧酸基作为离子交换基的羧酸层、和低电阻的以磺酸基作为离子交换基的磺酸层的至少两层构成。该阳离子交换膜在电解时会与80℃～90℃的氯和苛性钠直接接触，因此将耐化学药品性高的含氟类聚合物用作阳离子交换膜的材料。

但是，仅利用含氟类聚合物时，作为阳离子交换膜不具有充分的机械强度，因此，将由聚四氟乙烯(PTFE)等构成的织布等作为增强芯材而埋入膜中，以此进行增强等。

另外，不仅埋入增强芯材而进行增强，进而为了提高机械强度、进一步延长制品寿命、能够更稳定地使用，还进行了各种研究。

例如，专利文献1提出了一种电解用含氟阳离子交换膜，其为包含多孔性基材的电解用含氟阳离子交换膜，其在阴极面侧形成了与多孔性基材的表面形状对应的凹凸，该文献中记载了膜针对弯折的机械强度提高的内容。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平04-308096号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，专利文献1中公开的阳离子交换膜的机械强度并不充分。特别是，尚未得到针对膜的撕裂的强度(下文中称为撕裂强度)高的阳离子交换膜。膜的撕裂是通过在电解中阳离子交换膜产生龟裂、并且该龟裂发生扩张而导致的，其具有制品寿命缩短、或者电解所产生的产物即苛性钠中的食盐浓度变高的影响。因此，产业界也广泛希望开发出机械强度更高的阳离子交换膜。

本发明是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供一种机械强度、特别是撕裂强度高的阳离子交换膜以及使用了该阳离子交换膜的电解槽。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明人进行了反复深入的研究，结果发现膜的撕裂是通过在膜中产生龟裂、并且该龟裂发生传播而导致的，但通过制成在膜内部的特定位置配置有增强芯材的阳离子交换膜，能够抑制或阻断该传播，能够解决上述课题，由此完成了本发明。

即，本发明如下所述。

〔1〕

一种阳离子交换膜，其为具有膜主体和增强芯材的阳离子交换膜，所述膜主体包含具有离子交换基的含氟类聚合物，所述增强芯材配置于所述膜主体的内部，其中，

所述膜主体具有第1层和第2层，所述第1层包含具有羧酸基的含氟类聚合物，所述第2层包含具有磺酸基的含氟聚合物，

在所述第1层与所述第2层的层积方向的截面中，在假定从所述增强芯材的中心A至所述包含具有磺酸基的含氟聚合物的第2层的膜表面的距离为最短的直线时，

在该直线上，将与所述包含具有磺酸基的含氟聚合物的第2层的膜表面的交点设为B，

在该直线上，将与所述包含具有羧酸基的含氟聚合物的第1层的膜表面的交点设为C，

在该直线上，将与所述增强芯材的外周的交点中靠近B的交点设为D，则此时距离BD/距离CD为0.11～0.5。

〔2〕

如上述〔1〕所述的阳离子交换膜，其中，距离AB/距离AC为0.52～0.8。

〔3〕

如上述〔1〕或〔2〕所述的阳离子交换膜，其中，在所述膜主体的内部具有管状的连通孔。

〔4〕

一种电解槽，其至少具备阳极、阴极和配置于所述阳极与所述阴极之间的上述〔1〕～〔3〕中任一项所述的阳离子交换膜。

发明效果

根据本发明，能够提供一种机械强度、特别是撕裂强度高的阳离子交换膜以及使用了该阳离子交换膜的电解槽。

附图说明

图1是本实施方式的阳离子交换膜的一例的要部的截面示意图。

图2是用于说明本实施方式的阳离子交换膜的一例的构成的截面示意图。

图3是用于说明本实施方式的阳离子交换膜的另一例的构成的截面示意图。

图4是用于说明本实施方式的阳离子交换膜的另一例的构成的截面示意图。