JPH0288645A - 電解用陽イオン交換膜 - Google Patents
電解用陽イオン交換膜Info
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- JPH0288645A JPH0288645A JP63239741A JP23974188A JPH0288645A JP H0288645 A JPH0288645 A JP H0288645A JP 63239741 A JP63239741 A JP 63239741A JP 23974188 A JP23974188 A JP 23974188A JP H0288645 A JPH0288645 A JP H0288645A
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- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は電解用陽イオン交換膜、特には水、酸又はアル
カリ水溶液、ハロゲン化アルカリ、炭酸アルカリ水溶液
などの水性溶液の電解に適した陽イオン交換膜に関する
。
カリ水溶液、ハロゲン化アルカリ、炭酸アルカリ水溶液
などの水性溶液の電解に適した陽イオン交換膜に関する
。
[従来の技術]
上記水性溶液、例えば塩化アルカリ水溶液を電解して苛
性アルカリと塩素とを得る方法は、近年公害防止の見地
から水銀法に代り、隔膜法が、そして更に高純度、高濃
度の苛性アルカリを高効率で得る目的でイオン交換膜を
用いる方法が実用化されている。
性アルカリと塩素とを得る方法は、近年公害防止の見地
から水銀法に代り、隔膜法が、そして更に高純度、高濃
度の苛性アルカリを高効率で得る目的でイオン交換膜を
用いる方法が実用化されている。
一方、省エネルギーの観点からこの種の電解においては
、電流効率及び電解電圧を極力低くすることができるイ
オン交換膜が要求され、そのための種々の膜が提案され
ている。その中の1つの形態として、陽イオン交換基を
有する含フッ素重合体の第1のフィルムとして、スルホ
ン酸基を有する重合体を、かつ第2のフィルムとしてカ
ルボン酸基を有する重合体を用いる膜が知られており、
実用化されている。しかしながら、スルホン酸基を有す
る共重合体と、カルボン酸基を有する共重合体の相溶性
が少なく、これらの接着性が弱いため、第一のフィルム
に用いられている共重合体のスルホン酸基を化学変性し
てカルボン酸基としたり、共押し積層等の手段で複層膜
を得ることが知られている。このため、カルボン酸基を
有する共重合体のイオン交換容量が限定されたり、ある
いは共押し出し積層を行なうために第2のフィルム層の
厚みが10μがごとく薄い膜を有する積層膜、及び3層
以上の多層膜を製造することが難かしいなどの問題点が
あった。
、電流効率及び電解電圧を極力低くすることができるイ
オン交換膜が要求され、そのための種々の膜が提案され
ている。その中の1つの形態として、陽イオン交換基を
有する含フッ素重合体の第1のフィルムとして、スルホ
ン酸基を有する重合体を、かつ第2のフィルムとしてカ
ルボン酸基を有する重合体を用いる膜が知られており、
実用化されている。しかしながら、スルホン酸基を有す
る共重合体と、カルボン酸基を有する共重合体の相溶性
が少なく、これらの接着性が弱いため、第一のフィルム
に用いられている共重合体のスルホン酸基を化学変性し
てカルボン酸基としたり、共押し積層等の手段で複層膜
を得ることが知られている。このため、カルボン酸基を
有する共重合体のイオン交換容量が限定されたり、ある
いは共押し出し積層を行なうために第2のフィルム層の
厚みが10μがごとく薄い膜を有する積層膜、及び3層
以上の多層膜を製造することが難かしいなどの問題点が
あった。
一方、特公昭62−1652公報により、上記2層の複
層膜において第2のフィルムとじている。
層膜において第2のフィルムとじている。
こ\で、Xは、−F、−CI、又は−CF3でありRf
は炭素数1〜lOのパーフルオロアルキル基、Mは水素
又はアルカリ金属、Yは次のものから選ばれるが、次の
一般式において、x、yは、1〜10であり、Zは、−
F又はRfである。また、B/A+B+C(モル比)及
びC/A+B+C(モル比)は、それぞれ0.01〜0
.3及び0.05〜0.5である。
は炭素数1〜lOのパーフルオロアルキル基、Mは水素
又はアルカリ金属、Yは次のものから選ばれるが、次の
一般式において、x、yは、1〜10であり、Zは、−
F又はRfである。また、B/A+B+C(モル比)及
びC/A+B+C(モル比)は、それぞれ0.01〜0
.3及び0.05〜0.5である。
(CF2矢。 、 0−(CF2矢。
(0−CF−CF2)−,0(CF矢つz
しかし、この中で、(C)が
としてスルホン酸基を有する含フッ素共重合体を用いる
膜は、第2のフィルムとしてカルボン酸基を有する含フ
ッ素共重合体を用いている。
膜は、第2のフィルムとしてカルボン酸基を有する含フ
ッ素共重合体を用いている。
このため、上記の2層を積層することが難しいため、従
来共押し出し等の複雑かつ高価な積層装置を用いたり、
スルホン酸基をもつ共重合体の片側具体的には陰極側を
化学反応で、カルボン酸層に変換する等の必要があった
。
来共押し出し等の複雑かつ高価な積層装置を用いたり、
スルホン酸基をもつ共重合体の片側具体的には陰極側を
化学反応で、カルボン酸層に変換する等の必要があった
。
また、上記第2のフィルムに用いられている共重合体に
は、従来四弗化エチレンと〜30%)の苛性ソーダを製
造用として2載されており、工業的に一般に行なわれて
いる高濃度例えば30%を超える苛性ソーダの製造につ
いてはいまだ知られていない。
は、従来四弗化エチレンと〜30%)の苛性ソーダを製
造用として2載されており、工業的に一般に行なわれて
いる高濃度例えば30%を超える苛性ソーダの製造につ
いてはいまだ知られていない。
[発明の解決しようとする問題点]
従来電解を可及的に高電流効率且つ低電解電圧という高
効率に行なうために第1のフィルム用いられることがあ
るが、これを用いた積層膜にてMail水溶液の電解を
行なうと、陰極室に生成する苛性ソーダ中に含有される
NaC1量が比較的多いということが知られている。
効率に行なうために第1のフィルム用いられることがあ
るが、これを用いた積層膜にてMail水溶液の電解を
行なうと、陰極室に生成する苛性ソーダ中に含有される
NaC1量が比較的多いということが知られている。
[問題点を解決するための手段]
本発明は、前述の問題点を解決すべく成されたものであ
り、スルホン酸基を有する含フッ素重合体の第1のフィ
ルムと、下記の(A) 、 (B) 。
り、スルホン酸基を有する含フッ素重合体の第1のフィ
ルムと、下記の(A) 、 (B) 。
(C)の繰り返し単位を有するカルボン酸基を交換基と
する含フッ素重合体からなり、上記第1のフィルムより
小さい厚み5〜50μをもち、且つイオン交換容量の大
きい第2のフィルムとの積層からなることを特徴とする
電解用陽イオン交換膜である。
する含フッ素重合体からなり、上記第1のフィルムより
小さい厚み5〜50μをもち、且つイオン交換容量の大
きい第2のフィルムとの積層からなることを特徴とする
電解用陽イオン交換膜である。
(A) (CF2−CF2矢
ここで、Rfは炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基
、Mは水素又はアルカリ金属であり、かつB+C/A+
B+C(モル比)は、0.12〜0.25である。
、Mは水素又はアルカリ金属であり、かつB+C/A+
B+C(モル比)は、0.12〜0.25である。
かかる本発明のイオン交換膜は、電解において優れた性
能、即ち高い電流効率と低い電解電圧及び、陰極室に生
成するNaOH中のNaC1含有量を少なくするという
性能を有すると同時に、スルホン酸基をもつ共重合体の
第1のフィルムと、カルボン酸基をもつ第2のフィルム
とが、ロールプレス積層のごと(の簡便な方法により積
層され得るという優れた性質を兼ねそなえている。これ
は、本発明による陽イオン交換膜を構成する第2のフィ
ルムが、上記のごとき(A)。
能、即ち高い電流効率と低い電解電圧及び、陰極室に生
成するNaOH中のNaC1含有量を少なくするという
性能を有すると同時に、スルホン酸基をもつ共重合体の
第1のフィルムと、カルボン酸基をもつ第2のフィルム
とが、ロールプレス積層のごと(の簡便な方法により積
層され得るという優れた性質を兼ねそなえている。これ
は、本発明による陽イオン交換膜を構成する第2のフィ
ルムが、上記のごとき(A)。
(B) 、 (C)を繰返し単位に有するカルボン酸基
を有する含フッ素重合体から形成されることに起因する
。すなわちまず第1に、従来、この種の含フッ素重合体
では困難であった例えばイオン交換容量が、1.1me
q/g以下の5〜40μ厚がごと(極めて薄いフィルム
が、押出し成形等により容易に製造できることにより高
電流効率及び低い電解電圧が達成される。
を有する含フッ素重合体から形成されることに起因する
。すなわちまず第1に、従来、この種の含フッ素重合体
では困難であった例えばイオン交換容量が、1.1me
q/g以下の5〜40μ厚がごと(極めて薄いフィルム
が、押出し成形等により容易に製造できることにより高
電流効率及び低い電解電圧が達成される。
又、第2点として、第2のフィルムに用いる共重合体を
構成するカルボン酸基を有するモノマーとして、ペンダ
ント側鎖の短い CF2=CFO(CF2) 、−5COOCH3を用い
ているため、側鎖の長いモノマーたとえば 重合体に比ベイオン交換容量な0.85〜1.30ミリ
当量/gと高く設定しても、高い電流効率を得ることが
できる。発明者は、本発明のイオン交換膜を用いると、
電解により生成するNaOH中のNaC1含有量を低く
できる理由として、以下のように考えているが、この記
述により、本発明を何ら限定するものではない。すなわ
ち、第2のフィルムの共重合体のペンダント側鎖が短(
、イオン交換容量が高く設定できるため、固定イオン濃
度が高(なり、ドナン排除力が高まり、Na(:1の拡
散が防止される。
構成するカルボン酸基を有するモノマーとして、ペンダ
ント側鎖の短い CF2=CFO(CF2) 、−5COOCH3を用い
ているため、側鎖の長いモノマーたとえば 重合体に比ベイオン交換容量な0.85〜1.30ミリ
当量/gと高く設定しても、高い電流効率を得ることが
できる。発明者は、本発明のイオン交換膜を用いると、
電解により生成するNaOH中のNaC1含有量を低く
できる理由として、以下のように考えているが、この記
述により、本発明を何ら限定するものではない。すなわ
ち、第2のフィルムの共重合体のペンダント側鎖が短(
、イオン交換容量が高く設定できるため、固定イオン濃
度が高(なり、ドナン排除力が高まり、Na(:1の拡
散が防止される。
第3点として、第2のフィルムに用いる共重合体の構成
要素に特定量の(B)ユニットが含まれるため、高い電
流効率が発現するイオン交換容量で且つ第1のフィルム
よりも大きいイオン交換容量をもつ場合でも、ポリマー
の結晶性を低くすることが出来る。(B)ユニットを含
まない、(A)及び(C)ユニットのみから成る2元共
重合体では、高い電流効率が発現する低いイオン交換容
量では、結晶性が高いため、薄膜の成形性が著しく悪く
、かつ、第1のフィルムとの密着性が悪く、加水分解中
あるいは電解中にふくれ、あるいははくりを生ずる。
要素に特定量の(B)ユニットが含まれるため、高い電
流効率が発現するイオン交換容量で且つ第1のフィルム
よりも大きいイオン交換容量をもつ場合でも、ポリマー
の結晶性を低くすることが出来る。(B)ユニットを含
まない、(A)及び(C)ユニットのみから成る2元共
重合体では、高い電流効率が発現する低いイオン交換容
量では、結晶性が高いため、薄膜の成形性が著しく悪く
、かつ、第1のフィルムとの密着性が悪く、加水分解中
あるいは電解中にふくれ、あるいははくりを生ずる。
本発明による第2のフィルムを用いれば、第1のフィル
ムとたとえばロールプレスによる積層で、簡単に2層膜
にすることができる。また、ロールプレスによる積層が
可能なため、さらに、3層以上の複層化や布による補強
が容易に行なえ、さらに高性能なイオン交換膜を製造す
ることができる。
ムとたとえばロールプレスによる積層で、簡単に2層膜
にすることができる。また、ロールプレスによる積層が
可能なため、さらに、3層以上の複層化や布による補強
が容易に行なえ、さらに高性能なイオン交換膜を製造す
ることができる。
本発明において第1のフィルムを形成するスルホン酸基
を有する含フッ素重合体のフィルムは、機械的強度が十
分である限りではイオン交換容量を太き(し、比電気抵
抗を小さくするのが好ましい。このスルホン酸基の含有
量は、イオン交換容量が好ましくは0.7〜1.5ミリ
当量/g乾燥樹脂特に好ましくは、0.8〜1.2ミリ
当量/g乾燥樹脂になるようにされる。
を有する含フッ素重合体のフィルムは、機械的強度が十
分である限りではイオン交換容量を太き(し、比電気抵
抗を小さくするのが好ましい。このスルホン酸基の含有
量は、イオン交換容量が好ましくは0.7〜1.5ミリ
当量/g乾燥樹脂特に好ましくは、0.8〜1.2ミリ
当量/g乾燥樹脂になるようにされる。
上記含フッ素重合体は、好ましくは、パーフルオロ重合
体が適切であり、その好ましい例共重合体、CF2=C
F2とCF2=(:FO(CF2)2−5SO2Fとの
共重合体などである。この重合体を形成するモノマーの
組成比は、含フッ素重合体が上記のイオン交換容量を有
するように選ばれる。
体が適切であり、その好ましい例共重合体、CF2=C
F2とCF2=(:FO(CF2)2−5SO2Fとの
共重合体などである。この重合体を形成するモノマーの
組成比は、含フッ素重合体が上記のイオン交換容量を有
するように選ばれる。
本発明において、第2のフィルムを形成するカルボン酸
基を交換基とする含フッ素重合体は、下記の(A) 、
(B) 、 (c)の繰返し単位を有する。
基を交換基とする含フッ素重合体は、下記の(A) 、
(B) 、 (c)の繰返し単位を有する。
(A) (CF、−CFX )
(Bl (CF2−CX矢
■
0−R。
こ\で、X、Rf、Mは上記した通りであるが、なかで
もパーフルオロ重合体が好ましく、その例としては、(
:F2=(:F2と、CF、=CFORf(Rfは、炭
素数1〜5のパーフルオロアルキル基)と、CF2=C
F2(CF2)icOOcHaとの三元共重合体があげ
られる。
もパーフルオロ重合体が好ましく、その例としては、(
:F2=(:F2と、CF、=CFORf(Rfは、炭
素数1〜5のパーフルオロアルキル基)と、CF2=C
F2(CF2)icOOcHaとの三元共重合体があげ
られる。
含フッ素重合体中の繰返し単位(A) 、 (B) 、
(C)の組成比は、フィルムの性質を決定する為、重
要である。即ち、B+(:/A+B+C(モル比)は、
フィルムの製膜の容易性及び第1のフィルムとの密着性
と関連するが、好ましくは、該比率が0.12〜0.2
5、特には0.15〜0.20になるようにせしめられ
る。該比率が小さいときには、製膜性の改善が小さくな
り、逆に大きいときには膜の機械的強度の低下をもたら
しさらに、第1のフィルムとの接着性の観点から、適当
な結晶性をもつような比率が選択される。一方、CIA
+B+C(モル比)は、該フィルムの交換容量と関係す
るが、該比率は、電解にて製造しようとする苛性アルカ
リの濃度との関係で適したイオン交換容量が選ばれるが
、好ましくは0.90〜1.30ミリ当量/g乾燥樹脂
、好ましくは0.95〜1.20ミリ当量/g乾燥樹脂
を与えるように選ばれる。
(C)の組成比は、フィルムの性質を決定する為、重
要である。即ち、B+(:/A+B+C(モル比)は、
フィルムの製膜の容易性及び第1のフィルムとの密着性
と関連するが、好ましくは、該比率が0.12〜0.2
5、特には0.15〜0.20になるようにせしめられ
る。該比率が小さいときには、製膜性の改善が小さくな
り、逆に大きいときには膜の機械的強度の低下をもたら
しさらに、第1のフィルムとの接着性の観点から、適当
な結晶性をもつような比率が選択される。一方、CIA
+B+C(モル比)は、該フィルムの交換容量と関係す
るが、該比率は、電解にて製造しようとする苛性アルカ
リの濃度との関係で適したイオン交換容量が選ばれるが
、好ましくは0.90〜1.30ミリ当量/g乾燥樹脂
、好ましくは0.95〜1.20ミリ当量/g乾燥樹脂
を与えるように選ばれる。
上記第1及び第2のフィルムの含フッ素重合体は、種々
の方法で製造される。また、これら1ンゼ のフィルムは必要により、好ましくはポリテトラフルオ
ロエチレンなどの含フッ素重合体からなる布、不織物、
フィブリル、多孔体又は金属製のメツシュ、多孔体など
で補強することができる。布等による補強をほどこした
場合第1のフィルムのさらに陽極側に厚さ5〜50μの
スルホン酸基を有する共重合体のフィルムを積層しても
よい。
の方法で製造される。また、これら1ンゼ のフィルムは必要により、好ましくはポリテトラフルオ
ロエチレンなどの含フッ素重合体からなる布、不織物、
フィブリル、多孔体又は金属製のメツシュ、多孔体など
で補強することができる。布等による補強をほどこした
場合第1のフィルムのさらに陽極側に厚さ5〜50μの
スルホン酸基を有する共重合体のフィルムを積層しても
よい。
第1及び第2の含フッ素重合体のフィルムは、本発明で
は、イオン交換膜性能を最大限に発揮させるために、第
1のフィルムは、好ましくは130〜300μ、第2の
フィルムは、好ましくは5〜50μ、そして第1のフィ
ルム/第2のフィルムの厚みの比率は、好ましくは2.
0〜30、特には5〜20にせしめられる。第2のフィ
ルムが極めて薄い場合、上記した補強材は、第1のフィ
ルムに導入するのが好ましい。
は、イオン交換膜性能を最大限に発揮させるために、第
1のフィルムは、好ましくは130〜300μ、第2の
フィルムは、好ましくは5〜50μ、そして第1のフィ
ルム/第2のフィルムの厚みの比率は、好ましくは2.
0〜30、特には5〜20にせしめられる。第2のフィ
ルムが極めて薄い場合、上記した補強材は、第1のフィ
ルムに導入するのが好ましい。
第1のフィルム及び第2のフィルムの積層は、適宜の手
段が採用されるが、いずれにせよか\る積層により両者
の膜状物を一体化することが必要である。かくして、例
えば、好ましくは温度100〜350℃にて、圧力0.
5〜100kg/cm2にてプレスすることにより、か
ぎる積層に実施される。なお、積層に当っては、本発明
では、場合により、第1のフィルム及び第2のフィルム
の一方又は両方を2種以上使うことができる。また、両
フィルムの積層は、その有する陽イオン交換基の分解を
招かないような適宜のイオン交換基の形態、例えばカル
ボン酸基のときは、酸又はエステル型で行うのが好まし
く、また、スルホン酸基のときには、−5O□F型で行
うのが好ましい。積層後の陽イオン交換膜の厚みは、好
ましくは、80〜500μ、特には100〜300μに
するのが好ましい。
段が採用されるが、いずれにせよか\る積層により両者
の膜状物を一体化することが必要である。かくして、例
えば、好ましくは温度100〜350℃にて、圧力0.
5〜100kg/cm2にてプレスすることにより、か
ぎる積層に実施される。なお、積層に当っては、本発明
では、場合により、第1のフィルム及び第2のフィルム
の一方又は両方を2種以上使うことができる。また、両
フィルムの積層は、その有する陽イオン交換基の分解を
招かないような適宜のイオン交換基の形態、例えばカル
ボン酸基のときは、酸又はエステル型で行うのが好まし
く、また、スルホン酸基のときには、−5O□F型で行
うのが好ましい。積層後の陽イオン交換膜の厚みは、好
ましくは、80〜500μ、特には100〜300μに
するのが好ましい。
本発明の上記第1のフィルム及び第2のフィルムを積層
してなる陽イオン交換膜は、そのままでももちろん優れ
た性能を発揮するが、必要に応じて、その一方又は両方
の膜面にガス及び液透過性の電極活性を有する粒子を含
む多孔質層(米国特許明細書第4224121号など参
照)又は、ガス及び液透過性の電極活性を有しない粒子
を含む多孔質層(英国公開特許明細書第2064586
号などを参照)を設けて、その性質を一層改良すること
ができる。
してなる陽イオン交換膜は、そのままでももちろん優れ
た性能を発揮するが、必要に応じて、その一方又は両方
の膜面にガス及び液透過性の電極活性を有する粒子を含
む多孔質層(米国特許明細書第4224121号など参
照)又は、ガス及び液透過性の電極活性を有しない粒子
を含む多孔質層(英国公開特許明細書第2064586
号などを参照)を設けて、その性質を一層改良すること
ができる。
本発明の陽イオン交換膜は、上記のように塩化アルカリ
水溶液を始めとする種々の水性溶液の電解に使用できる
。例えば、塩化アルカリ水溶液の電解に使用する場合、
本発明の陽イオン交換膜の第1のフィルム面を、陽極側
に、第2のフィルム面を陰極側に向けて配置せしめられ
る。かくした場合、本発明の陽イオン交換膜はその最大
限の性能が発揮される。
水溶液を始めとする種々の水性溶液の電解に使用できる
。例えば、塩化アルカリ水溶液の電解に使用する場合、
本発明の陽イオン交換膜の第1のフィルム面を、陽極側
に、第2のフィルム面を陰極側に向けて配置せしめられ
る。かくした場合、本発明の陽イオン交換膜はその最大
限の性能が発揮される。
本発明のイオン交換膜を使用して塩化アルカリ水溶液の
電解を行なうプロセス条件としては、上記した特開昭5
4−112398号公報におけるような既知の条件が採
用できる。例えば、陽極室には好ましくは2.5〜5.
0規定(N)の塩化アルカリ水溶液を供給し、陰極室に
は水又は稀釈水酸化アルカリを供給し、好ましくは80
℃〜120℃、電流密度10〜100A/dm2で電解
される。
電解を行なうプロセス条件としては、上記した特開昭5
4−112398号公報におけるような既知の条件が採
用できる。例えば、陽極室には好ましくは2.5〜5.
0規定(N)の塩化アルカリ水溶液を供給し、陰極室に
は水又は稀釈水酸化アルカリを供給し、好ましくは80
℃〜120℃、電流密度10〜100A/dm2で電解
される。
か\る場合、塩化アルカリ水溶液中のカルシウム及びマ
グネシウムなどの重金属イオンは、イオン交換膜の劣化
を招くので、可及的に小さ(せしめるのが好ましい。ま
た、陽極における酸素の発生を極力防止するために塩酸
などの酸を塩化アルカリ水溶液に添加することができる
。
グネシウムなどの重金属イオンは、イオン交換膜の劣化
を招くので、可及的に小さ(せしめるのが好ましい。ま
た、陽極における酸素の発生を極力防止するために塩酸
などの酸を塩化アルカリ水溶液に添加することができる
。
本発明において電解槽は、上記構成を有する限りにおい
て単極型でも複極型でもよい。また電解槽を構成する材
料は、例えば塩化アルカリ水溶液の電解の場合には陽極
室の場合には、塩化アルカリ水溶液及び塩素に耐性があ
るもの、例えば弁金属、チタンが使用され、陰極室の場
合には水酸化アルカリ及び水素に耐性がある鉄、ステン
レス又はニッケルなどに使用される。
て単極型でも複極型でもよい。また電解槽を構成する材
料は、例えば塩化アルカリ水溶液の電解の場合には陽極
室の場合には、塩化アルカリ水溶液及び塩素に耐性があ
るもの、例えば弁金属、チタンが使用され、陰極室の場
合には水酸化アルカリ及び水素に耐性がある鉄、ステン
レス又はニッケルなどに使用される。
本発明において電極を配置する場合、電極はイオン交換
膜に接触して配置しても、また適宜の間隔を配置しても
よい。
膜に接触して配置しても、また適宜の間隔を配置しても
よい。
以上は、主に塩化アルカリ水溶液の電解を例について本
発明の膜の使用を説明したが、水、ハロゲン酸(塩酸、
臭化水素酸)、炭酸アルカリの電解に対しても同様に適
用できることはもちろんである。
発明の膜の使用を説明したが、水、ハロゲン酸(塩酸、
臭化水素酸)、炭酸アルカリの電解に対しても同様に適
用できることはもちろんである。
次に、本発明を、実施例により説明するが、これにより
本発明は何ら、制限をうけるものではないことは、もち
ろんである。
本発明は何ら、制限をうけるものではないことは、もち
ろんである。
[実施例]
実施例1
内容量10f2のステンレス製耐圧反応容器に、イオン
交換水を6500g 、 C,F、、COONH4を1
3g、Na2HPO4’12H,0を32.3g、 N
aH2PO,−2H20を18.9g(NH4)2S2
08を5.14g、n−ヘキサンを0.39 g仕込み
、ついで、984gのCF2=CFO(CF2) 、C
00CR。
交換水を6500g 、 C,F、、COONH4を1
3g、Na2HPO4’12H,0を32.3g、 N
aH2PO,−2H20を18.9g(NH4)2S2
08を5.14g、n−ヘキサンを0.39 g仕込み
、ついで、984gのCF2=CFO(CF2) 、C
00CR。
と316gのCF2=CFOC3F、を仕込んだ。充分
脱気を行なった後、重合温度57℃まで昇温し、四弗化
エチレンにて所定圧11.7kg/cm2迄昇圧し、反
応を行なわしめた。四弗化エチレンを導入しつつ重合を
行ない、圧力を所定圧に保った。5時間後に、反応を停
止し、得られたラテックスを濃硫酸を用いて凝集を行な
い、次いでポリマーを充分に水洗した後、メタノール中
で65℃、16時間処理し、更に乾燥を行なって、イオ
ン交換容量1.01meq/gの3元共重合体1.42
kgを得た。
脱気を行なった後、重合温度57℃まで昇温し、四弗化
エチレンにて所定圧11.7kg/cm2迄昇圧し、反
応を行なわしめた。四弗化エチレンを導入しつつ重合を
行ない、圧力を所定圧に保った。5時間後に、反応を停
止し、得られたラテックスを濃硫酸を用いて凝集を行な
い、次いでポリマーを充分に水洗した後、メタノール中
で65℃、16時間処理し、更に乾燥を行なって、イオ
ン交換容量1.01meq/gの3元共重合体1.42
kgを得た。
該3元共重合体を220℃で押出製膜し、厚さ20μの
薄いフィルムを得た。
薄いフィルムを得た。
次に、同じ反応容器に、1,1.2−トリクロロ、1,
2.2− トリフルオロエタンを3.09kgα、α′
−アゾビスイソブチロニトリル13.5 g4、41k
gを仕込んだ。充分脱気を行なった後、重合温度70℃
まで昇温し、四弗化エチレンにて所定圧12.4kg/
cm2迄昇圧し、反応を行なわせしめた。四弗化エチレ
ンを導入しつつ重合を行ない、圧力を所定圧に保った。
2.2− トリフルオロエタンを3.09kgα、α′
−アゾビスイソブチロニトリル13.5 g4、41k
gを仕込んだ。充分脱気を行なった後、重合温度70℃
まで昇温し、四弗化エチレンにて所定圧12.4kg/
cm2迄昇圧し、反応を行なわせしめた。四弗化エチレ
ンを導入しつつ重合を行ない、圧力を所定圧に保った。
7.0時間後に反応を停止し、得られたポリマーを充分
に洗浄、乾燥を行ない、イオン交換容量0.91meq
/gの共重合体を1.15kg得た。該共重合体を22
0℃で押出製膜し厚さ160μの膜を得た。
に洗浄、乾燥を行ない、イオン交換容量0.91meq
/gの共重合体を1.15kg得た。該共重合体を22
0℃で押出製膜し厚さ160μの膜を得た。
次いで、この2種類のフィルムを、220℃でロールを
用いて貼合せ積層を行ない2層膜とした後、ジメチルス
ルホキシド30重量%、苛性カリ11重量%の水溶液中
で加水分解を行ない、その後、2N−NaC1水溶液中
に、該膜を浸漬した。
用いて貼合せ積層を行ない2層膜とした後、ジメチルス
ルホキシド30重量%、苛性カリ11重量%の水溶液中
で加水分解を行ない、その後、2N−NaC1水溶液中
に、該膜を浸漬した。
次に、この膜を用いて、以下の如く電解を行なった。
有効膜面積0゜25dm2、陽極RuO□/Tiエクス
パンドメタル、陰極活性ニッケル/Feエクスパンドメ
タル、極間3mmからなる小型槽を用い、200g/I
NaC1及び水を陽極室及び陰極室に供給しながら9
0℃、電流密度30A/dm2にて電解試験を行なった
。その結果、生成苛性濃度35%NaOHにおける、電
流効率は96%であった。また、陰極液中のNaC,l
含有率は、15ppmであった。
パンドメタル、陰極活性ニッケル/Feエクスパンドメ
タル、極間3mmからなる小型槽を用い、200g/I
NaC1及び水を陽極室及び陰極室に供給しながら9
0℃、電流密度30A/dm2にて電解試験を行なった
。その結果、生成苛性濃度35%NaOHにおける、電
流効率は96%であった。また、陰極液中のNaC,l
含有率は、15ppmであった。
比較例I
C2F4とcpz=cpo (CF、) 3cOO(:
H3を共重合して各々のイオン交換容量が1.01,1
.04,1.08,1.12゜1、25 (meq/g
)である共重合体を得、押出成形にて厚さ20μの薄い
膜を得た。イオン交換容量が1.01meq/gである
共重合体は、結晶性が高く、薄膜の成形が困難であった
。
H3を共重合して各々のイオン交換容量が1.01,1
.04,1.08,1.12゜1、25 (meq/g
)である共重合体を得、押出成形にて厚さ20μの薄い
膜を得た。イオン交換容量が1.01meq/gである
共重合体は、結晶性が高く、薄膜の成形が困難であった
。
次に、イオン交換容量1.04.1.08.1.12.
1.25(meq/g)の薄膜と実施例1で用いた、ス
ルホン酸基をもつ共重合体膜を、実施例1と同様な方法
で、ロールを用いて220°Cの温度で積層した後加水
分解を行ない、その後該膜を2N−NaC1溶液に浸漬
したところ、薄膜層にイオン交換容量が、 1.04
(meq/g)共重合体を用いた積層膜は、積層界面で
はく離を生じ、イオン交換容量が1.08(meq/g
)のものは積層界面にふ(れを生じた。
1.25(meq/g)の薄膜と実施例1で用いた、ス
ルホン酸基をもつ共重合体膜を、実施例1と同様な方法
で、ロールを用いて220°Cの温度で積層した後加水
分解を行ない、その後該膜を2N−NaC1溶液に浸漬
したところ、薄膜層にイオン交換容量が、 1.04
(meq/g)共重合体を用いた積層膜は、積層界面で
はく離を生じ、イオン交換容量が1.08(meq/g
)のものは積層界面にふ(れを生じた。
イオン交換容量が、1.12 (meq/g)の共重合
体を用いた積層膜を実施例1と同様な方法で電解を行な
ったところ、電流効率は95.5%であった。しかし、
電圧が徐々に上昇したため、解体して膜を調べたところ
電解20日後、積層界面にて一部はく離を生じていた。
体を用いた積層膜を実施例1と同様な方法で電解を行な
ったところ、電流効率は95.5%であった。しかし、
電圧が徐々に上昇したため、解体して膜を調べたところ
電解20日後、積層界面にて一部はく離を生じていた。
比較例1
イオン交換容量が、1.25 (meq/g)の共重合
体を用いた積層膜を実施例1と同様な方法で電解を行な
ったところ、電流効率は90.5%であった。
体を用いた積層膜を実施例1と同様な方法で電解を行な
ったところ、電流効率は90.5%であった。
比較例2
させ、イオン交換容量が0.91 (meq/g)であ
る共重合体を得、220℃において押出成形を行ない厚
さ20μの薄い膜を得た。
る共重合体を得、220℃において押出成形を行ない厚
さ20μの薄い膜を得た。
次に、実施例1で用いたスルホン酸基をもつ共重合体膜
を実施例1と同様な方法で積層し、加水分解を行なった
後実施例と同様に電解を行なったところ、電流効率は9
6.0%、陰極液中のNaC1含有率は、30ppmで
あった。30日間電解後、膜をとりだして観察したとこ
ろ積層面に一部はく離が観察された。
を実施例1と同様な方法で積層し、加水分解を行なった
後実施例と同様に電解を行なったところ、電流効率は9
6.0%、陰極液中のNaC1含有率は、30ppmで
あった。30日間電解後、膜をとりだして観察したとこ
ろ積層面に一部はく離が観察された。
比較例3
実施例1と同一容器に、イオン交換水を6500g 、
Cl1Fl?GOONH4を13 g 、 NazH
P0412H20を32、3g、 NaHzP042H
20を18.9 g (NH4)2320sを3.43
g、n−ヘキサンを0.46 g仕込み、ついで、CF
2=CFO(CF2)、C00CH,を850 g、
CF2=CFOC3F。
Cl1Fl?GOONH4を13 g 、 NazH
P0412H20を32、3g、 NaHzP042H
20を18.9 g (NH4)2320sを3.43
g、n−ヘキサンを0.46 g仕込み、ついで、CF
2=CFO(CF2)、C00CH,を850 g、
CF2=CFOC3F。
を450g仕込み、重合温度57℃、重合圧力11.9
kg/cm”にて7時間実施例1と同様な方法で重合を
行ない、イオン交換容量0.84meq/gの3元共重
合体1.4kgを得た。該3元共重合体を220℃で押
出製膜し、厚さ20μのフィルムを得た。該3元共重合
体220°Cで押し出し製膜し、厚さ20μのフィルム
を得た。この薄膜と実施例1で用いたスルホン酸基をも
つ共重合体膜を、実施例1と同様な方法で積層した。
kg/cm”にて7時間実施例1と同様な方法で重合を
行ない、イオン交換容量0.84meq/gの3元共重
合体1.4kgを得た。該3元共重合体を220℃で押
出製膜し、厚さ20μのフィルムを得た。該3元共重合
体220°Cで押し出し製膜し、厚さ20μのフィルム
を得た。この薄膜と実施例1で用いたスルホン酸基をも
つ共重合体膜を、実施例1と同様な方法で積層した。
この膜を、実施例2と同様な方法で、加水分解及び表面
の親水化を行なった後、電解試験を行なった。その結果
、生成苛性ソーダ濃度35%における電流効率は92%
、摺電圧は3.5■であった〇 実施例2 実施例1において得られた2種類のフィルムを、220
℃でロールプレスを用いて貼合積層を行なった。次に、
平均粒径1μの酸化ジルコニウムを29.0重量%、メ
チルセルロース1.3重量%、シクロヘキサノール4.
6重量%、シクロへキサノン1.5重量%、水63.6
重量%から成るペーストを積層膜の第1層の側(スルホ
ン酸基をもつ共重合体層)にロールプレスにより転写を
行なった。
の親水化を行なった後、電解試験を行なった。その結果
、生成苛性ソーダ濃度35%における電流効率は92%
、摺電圧は3.5■であった〇 実施例2 実施例1において得られた2種類のフィルムを、220
℃でロールプレスを用いて貼合積層を行なった。次に、
平均粒径1μの酸化ジルコニウムを29.0重量%、メ
チルセルロース1.3重量%、シクロヘキサノール4.
6重量%、シクロへキサノン1.5重量%、水63.6
重量%から成るペーストを積層膜の第1層の側(スルホ
ン酸基をもつ共重合体層)にロールプレスにより転写を
行なった。
この時の酸化ジルコニウムの付着量は、20g/m2で
あった。次いで、この膜を実施例1と同様な方法で加水
分解を行なった後、積層膜の第2層の側に、スプレー法
を用いて、酸化ジルコニウム粒子をlog/m2付着せ
しめた。
あった。次いで、この膜を実施例1と同様な方法で加水
分解を行なった後、積層膜の第2層の側に、スプレー法
を用いて、酸化ジルコニウム粒子をlog/m2付着せ
しめた。
この膜に、Tiのパンチトメクルに酸化ルテニウムと酸
化イリジウムと酸化チタンの固溶体を被覆した陽極、ス
テンレス製のパンチトメタルにルテニウム入りラネーニ
ッケルを電着した陰極を各々接触させ、陽極室に200
g/lの塩化ナトリウム水溶液を、陰極室に水を供給し
つつ電流密度30A/dm2.温度90℃にて電解試験
を行なった。その結果、生成苛性ソーダ濃度32%およ
び35%における電流効率は、ともに96.0%、摺電
圧はそれぞれ2.94V及び2.97V、陰極液中の食
塩含有量は、ともに15ppmであった。
化イリジウムと酸化チタンの固溶体を被覆した陽極、ス
テンレス製のパンチトメタルにルテニウム入りラネーニ
ッケルを電着した陰極を各々接触させ、陽極室に200
g/lの塩化ナトリウム水溶液を、陰極室に水を供給し
つつ電流密度30A/dm2.温度90℃にて電解試験
を行なった。その結果、生成苛性ソーダ濃度32%およ
び35%における電流効率は、ともに96.0%、摺電
圧はそれぞれ2.94V及び2.97V、陰極液中の食
塩含有量は、ともに15ppmであった。
[発明の効果]
本発明は、第1の層がスルホン酸基をもち、第2のフィ
ルム層に、特定な組成をもつポリマーを用いた、特にハ
ロゲン化アルカリ電解用に適したフッ素樹脂陽イオン交
換膜を提供するものであり、これにより、可及的に高い
電流効率、低い電解電圧での電解が可能であると供に、
塩、たとえばNa1l含量の低い苛性アルカリを製造す
ることができ、なおかっ、ロールプレス等により比較的
簡便に第1のフィルムと第2のフィルムが容易に接着さ
れ得るという、極めて画期的なものである。
ルム層に、特定な組成をもつポリマーを用いた、特にハ
ロゲン化アルカリ電解用に適したフッ素樹脂陽イオン交
換膜を提供するものであり、これにより、可及的に高い
電流効率、低い電解電圧での電解が可能であると供に、
塩、たとえばNa1l含量の低い苛性アルカリを製造す
ることができ、なおかっ、ロールプレス等により比較的
簡便に第1のフィルムと第2のフィルムが容易に接着さ
れ得るという、極めて画期的なものである。
一〆
・24
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、スルホン酸基を有する含フッ素重合体の第1のフィ
ルムと、下記の(A)、(B)、(C)の繰返し単位を
有するカルボン酸基を交換基とする含フッ素重合体から
なり、上記第1のフィルムより小さい厚み5〜50μを
もち、且つイオン交換容量の大きい第2のフィルムとの
積層からなることを特徴とする電解用陽イオン交換膜。 (A)▲数式、化学式、表等があります▼ (B)▲数式、化学式、表等があります▼ (C)▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、Rfは炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基
、Mは水素又はアルカリ金属であり、かつB+C/A+
B+C(モル比)は、0.12〜0.25である。 2、第1のフィルムよりも、第2のフィルムのイオン交
換容量が.05〜0.20ミリ当量/g乾燥樹脂だけ大
きい請求項1の膜。 3、第1のフィルムに用いられるスルホン酸基を有する
共重合体が▲数式、化学式、表等があります▼、 の繰り返し単位から成り、イオン交換容量が0.8〜1
.25ミリ当量/g乾燥樹脂である請求項1又は2の膜
。 ここに、Mは、水素又はアルカリ金属である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63239741A JP2504135B2 (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 電解用陽イオン交換膜 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63239741A JP2504135B2 (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 電解用陽イオン交換膜 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0288645A true JPH0288645A (ja) | 1990-03-28 |
JP2504135B2 JP2504135B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=17049242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63239741A Expired - Fee Related JP2504135B2 (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 電解用陽イオン交換膜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2504135B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004036194A1 (ja) * | 2002-08-02 | 2004-04-29 | Nec Corporation | 分析チップおよび分析装置 |
WO2006013903A1 (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-09 | Asahi Glass Company, Limited | 含フッ素イオン交換膜および含フッ素重合体の製造方法 |
JP2007080815A (ja) * | 1996-04-30 | 2007-03-29 | W L Gore & Assoc Inc | 一体多層式のイオン交換複合膜 |
WO2008093570A1 (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-07 | Asahi Glass Company, Limited | 塩化アルカリ電解用イオン交換膜 |
EP2037525A1 (en) | 2007-09-11 | 2009-03-18 | FUJIFILM Corporation | Electrolyte membrane, membrane and electrode assembly and fuel cell using membrane and electrode assembly |
JP2009142814A (ja) * | 2009-01-22 | 2009-07-02 | Asahi Glass Co Ltd | 含フッ素陽イオン交換膜 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6492518B2 (ja) * | 2014-10-16 | 2019-04-03 | Agc株式会社 | 陽イオン交換膜および水酸化ナトリウム水溶液の製造方法 |
-
1988
- 1988-09-27 JP JP63239741A patent/JP2504135B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007080815A (ja) * | 1996-04-30 | 2007-03-29 | W L Gore & Assoc Inc | 一体多層式のイオン交換複合膜 |
WO2004036194A1 (ja) * | 2002-08-02 | 2004-04-29 | Nec Corporation | 分析チップおよび分析装置 |
WO2006013903A1 (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-09 | Asahi Glass Company, Limited | 含フッ素イオン交換膜および含フッ素重合体の製造方法 |
WO2008093570A1 (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-07 | Asahi Glass Company, Limited | 塩化アルカリ電解用イオン交換膜 |
US8394865B2 (en) | 2007-01-31 | 2013-03-12 | Asahi Glass Company, Limited | Ion-exchange membrane for alkaline chloride electrolysis |
JP5212114B2 (ja) * | 2007-01-31 | 2013-06-19 | 旭硝子株式会社 | 塩化アルカリ電解用イオン交換膜 |
EP2037525A1 (en) | 2007-09-11 | 2009-03-18 | FUJIFILM Corporation | Electrolyte membrane, membrane and electrode assembly and fuel cell using membrane and electrode assembly |
JP2009142814A (ja) * | 2009-01-22 | 2009-07-02 | Asahi Glass Co Ltd | 含フッ素陽イオン交換膜 |
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---|---|
JP2504135B2 (ja) | 1996-06-05 |
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