NL8200153A - MEMBRANE, ELECTROCHEMICAL CELL, AND ELECTROLYSIS METHOD. - Google Patents

MEMBRANE, ELECTROCHEMICAL CELL, AND ELECTROLYSIS METHOD. Download PDF

Info

Publication number
NL8200153A
NL8200153A NL8200153A NL8200153A NL8200153A NL 8200153 A NL8200153 A NL 8200153A NL 8200153 A NL8200153 A NL 8200153A NL 8200153 A NL8200153 A NL 8200153A NL 8200153 A NL8200153 A NL 8200153A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
membrane
range
membrane according
polymer
micrometers
Prior art date
Application number
NL8200153A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Du Pont
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Du Pont filed Critical Du Pont
Publication of NL8200153A publication Critical patent/NL8200153A/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/20Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
    • C08J5/22Films, membranes or diaphragms
    • C08J5/2206Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
    • C08J5/2275Heterogeneous membranes
    • C08J5/2281Heterogeneous membranes fluorine containing heterogeneous membranes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/02Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/514Oriented
    • B32B2307/518Oriented bi-axially
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2309/00Parameters for the laminating or treatment process; Apparatus details
    • B32B2309/08Dimensions, e.g. volume
    • B32B2309/10Dimensions, e.g. volume linear, e.g. length, distance, width
    • B32B2309/105Thickness
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08J2327/18Homopolymers or copolymers of tetrafluoroethylene
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

An ion exchange membrane which comprises at least a layer of fluorinated polymer which contains -COONa or -COOK groups, and optionally a layer of fluorinated polymer which contains -SO3Na or -SO3K groups, which membrane contains therein a microporous polytetrafluoroethylene sheet which has been stretched in at least one direction, and which membrane has been fabricated by melt lamination, is described. The membrane may optionally have an external reinforcing fabric adhered to one surface thereof. Such membrane can be used as the separator between the compartments of a chloralkali cell, and such a cell operates at low voltage, high current efficiency, and low power consumption. <IMAGE>

Description

.........." ï i v 1 N.0, 30,6i*6.......... "ï i v 1 N.0, 30,6i * 6

*T* T

Membraan, elektrochemische cel* alsmede elektrolyse-werkwi.izeMembrane, electrochemical cell * and electrolysis process

Gefluoreerde ionenuitwisselingspolymeren met functionele carbonzuur- en/of sulfonzuurgroepen of zouten zijn in de techniek bekend. Een principieel gebruik van dergelijke polymeren is als een bestanddeel van een membraan» dat gebruikt wordt voor het 5 scheiden van de anode en kathode compartimenten van een chloor-alkali elektrolysecel. Een dergelijk membraan kan in de vorm zijn van een versterkte of niet-versterkte film of laminaire structuur.Fluorinated ion exchange polymers with functional carboxylic and / or sulfonic acid groups or salts are known in the art. A principal use of such polymers is as a component of a membrane used to separate the anode and cathode compartments of a chlor-alkali electrolytic cell. Such a membrane can be in the form of a reinforced or non-reinforced film or laminar structure.

Het is voor toepassing in een chlooralkalicel gewenst» dat een membraan zorgt voor een bedrijf bij lage spanning en hoog 10 stroomrendement en daarbij bij laag energieverbruik, zodat produk-ten verschaft worden met een grote zuiverheid bij lage kosten, in het bijzonder met het oog op de heden ten dage steeds toenemende energiekosten. Het is eveneens gewenst, dat het membraan stevig is, zodat beschadiging tijdens de fabricage en installatie in een der-15 gelijke cel doorstaan wordt. Aangezien films van de best verkrijgbare ionenuitwisselingspolymeren een lage scheursterkte hebben, is het noodzakelijk gebleken deze te versterken door de fabricage van membranen met een versterking daarin» zoals een versterkend maaksel.It is desirable for use in a chlor-alkali cell that a membrane provide low voltage operation and high current efficiency and thereby low energy consumption to provide products of high purity at low cost, especially with a view to energy costs are increasing all the time. It is also desirable that the membrane be rigid so as to withstand damage during manufacture and installation in such a cell. Since films of the best available ion exchange polymers have a low tear strength, it has been found necessary to reinforce them by manufacturing membranes with a reinforcement therein, such as a reinforcing fabric.

20 Echter is het gebruik van een versterking in het membraan niet totaal gunstig. Een nadelig effect is dat gebruik van versterking, zoals een maaksel*resulteert in een dikker membraan, hetgeen op zijn beurt leidt tot toepassing bij hogere spanning omdat de grotere dikte een grotere elektrische weerstand heeft. Pogingen om de 23 weerstand te verlagen door toepassing van dunnere films bij de vervaardiging van versterkte membranen zijn veelal zonder succes, omdat de film in sommige van de ramen van het maaksel tijdens de membraan-fabricage breekt, hetgeen resulteert in een membraan met lekken. (Onder '’ramen" worden de open gebieden van een maaksel 30 tussen aangrenzende draden van het maaksel verstaan). Een lekkend membraan is ongewenst, aangezien daardoor anolyt en katholyt in het tegenover liggende celcompartiment kunnen stromen, waardoor het stroomrendement verlaagd wordt en de vervaardigde produkten verontreinigd worden. Ook vormen dikke lage polymeer bij de knooppunten 35 van draden in een versterkend maaksel ook gebieden van hoge weerstand. (Onder "knooppunten" worden de kruispunten verstaan, waar draden in de inslagrichting de draden in de schering richting ontmoeten) · 8200153 i > 2However, the use of a reinforcement in the membrane is not entirely favorable. A disadvantageous effect is that the use of reinforcement, such as a fabric *, results in a thicker membrane, which in turn leads to application at higher voltage because the greater thickness has a greater electrical resistance. Attempts to lower the resistance by using thinner films in the manufacture of reinforced membranes are often unsuccessful because the film breaks in some of the windows of the fabric during membrane manufacture, resulting in a membrane with leaks. ("Windows" is understood to mean the open areas of a fabric 30 between adjacent threads of the fabric.) A leaking membrane is undesirable as it allows anolyte and catholyte to flow into the opposite cell compartment, thereby reducing the flow efficiency and the fabricated products, and thick low polymer at the nodes of threads in a reinforcing fabric also form areas of high resistance ("nodes" means the intersections where threads meet the warp direction in the weft direction) · 8200153 i> 2

Het is een koofd-oogmerk van de onderhavige uitvinding een ionenuitwisselingsmembraan te verschaffen» dat bij lage spanning en groot stroomrendement en daarbij bij lager energieverbruik werkt en toch een goede bestandheid tegen scheuren heeft· Ben an-5 der oogmerk is het verschaffen van een dun, sterk ionenuitwisselingsmembraan. Andere oogmerken zullen hierna duidelijk worden.It is a object of the present invention to provide an ion exchange membrane which operates at low voltage and high current efficiency, thereby operating at lower power consumption and yet has good tear resistance. Another object is to provide a thin, strong ion exchange membrane. Other objects will become clear below.

In het kort wordt volgens de uitvinding een door smelten vervaardigd ionenuitwisselingsmembraan verschaft, dat ten minste een laag bevat van gefluoreerd polymeer, dat functionele -COONa of 10 -COOK groepen bevat, en welk membraan daarin een laag microporeus polytetrafluoretheen bevat, dat in ten minste één richting versterkt is.Briefly, according to the invention, there is provided a melt-exchanged ion exchange membrane containing at least one layer of fluorinated polymer, containing functional -COONa or 10 -COOK groups, and which membrane therein contains a layer of microporous polytetrafluoroethylene containing in at least one direction is strengthened.

Meer in het bijzonder wordt volgens één aspect van de uitvinding een ionenuitwisselingsmembraan verschaft, dat een laag ge-15 fluoreerd polymeer bevat, dat functionele -C00M groepen heeft, waarin M Na of K is, en volledig daarin ingebed een microporeus polytetrafluoretheenvel, dat in ten minste één richting gestrekt is, welk membraan vervaardigd is door smeltlaminering.More specifically, according to one aspect of the invention there is provided an ion exchange membrane containing a layer of fluorinated polymer having functional -C00M groups, wherein M is Na or K, and fully embedded therein a microporous polytetrafluoroethylene sheet, which is in stretched in at least one direction, which membrane is made by heat-lamination.

Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt een ionen-20 uitwisselingsmembraan verschaft, dat een eerste laag van een eerste gefluoreerd polymeer, dat functionele -C00M groepen bevat, een tweede laag van een tweede gefluoreerd polymeer, dat functionele -S0,M groepen bevat, waarin M Na of K is en volledig daarin inge-bed een microporeus polytetrafluoretheenvel, dat ten minste in 25 één richting gestrekt is^bevat, welk membraan vervaardigd is door smeltlaminering.According to another aspect of the invention, there is provided an ion-exchange membrane comprising a first layer of a first fluorinated polymer containing -C00M functional groups, a second layer of a second fluorinated polymer containing functional -SO, M groups, wherein M is Na or K and fully embedded therein contains a microporous polytetrafluoroethylene sheet, which is stretched in at least one direction, which membrane is made by heat-lamination.

Eveneens wordt volgens de uitvinding een elektrochemische cel verschaft met een dergelijk ionenuitwisselingsmembraan als bestanddeel daarvan en een elektrolysewerkwijze, waarin een dergelijk 30 ionenuitwisselingsmembraan wordt gebruikt.Also, according to the invention, there is provided an electrochemical cell having such an ion exchange membrane as a component thereof and an electrolysis process using such an ion exchange membrane.

De membranen van de onderhavige uitvinding worden gewoonlijk bereid uit een of meer lagen fluoreerde polymeer, dat -C00R en/of -SC^W functionele groepen bevat, waarin R een alkylgroep met een klein aantal koolstofatomen is en W F of Cl is en een vlies van 35 dragermateriaal.The membranes of the present invention are usually prepared from one or more layers of fluorinated polymer containing -C00R and / or -SC ^ W functional groups, wherein R is a lower carbon alkyl group and WF or Cl and a web of 35 carrier material.

De eerste laag polymeer, waarop de onderhavige uitvinding betrekking heeft, is gewoonlijk een carbonzuurpolymeer met een ge-fluoreerde koolwaterstof hoofdketen, waaraan de functionele groepen of zijketens zijn gebonden, die op hun beurt de functionele groepen kO bevatten. De zijketens kunnen bijvoorbeeld de groepen met formule 1 8200153 i i 3 bevatten» waarin g F of CF^ is» t 1 tot 12 is en V -COOR of -CN is, waarin R een alkylgroep met een klein aantal koolstofatomen is* Gewoonlijk zal de functionele groep in de zijketens van het polymeer aanwezig zijn in eindstandige groepen met formule 2* Voor-5 beelden van gefluoreerde polymeren van deze soort zijn beschreven in het Britse octrooischrift 1 · 145 ·445 en de Amerikaanse octroói-schriften 4.116.888 en 3*506.635. Heer in het bijzonder kunnen de polymeren bereid worden uit monomeren, die gefluoreerde of met fluor gesubstitueerde vinylverbindingen zijn. De polymeren worden 10 gewoonlijk bereid uit ten minste twee monomeren. Ten minste één monomeer is een gefluoreerde vinylverbinding zoals vinylfluoride, hexafluorpropeen, vinylideenfluoride, trifluoretheen, chloortri-fluoretheen, perfluor(alkylvinylether), tetrafluoretheen en mengsels daarvan. In het geval van copolymeren, die gebruikt zullen 15 worden bij de elektrolyse van zoutoplossingen, zal het vinylmono-meer-voorprodukt wenselijkerwijze geen waterstof bevatten. Additioneel is ten minste één monomeer een gefluoreerd monomeer, dat een groep bevat, die gehydrolyseerd kan worden tot een carbonzuur-groep, bijvoorbeeld een carbalkoxygroep of nitrilegroep, in een 20 zijketen zoals hiervoor uiteengezet.The first polymer layer to which the present invention pertains is usually a carboxylic acid polymer having a fluorinated hydrocarbon backbone to which are attached the functional groups or side chains, which in turn contain the functional groups kO. For example, the side chains may contain the groups of formula 1 8200153 ii 3 »where g is F or CF ^ t is 1 to 12 and V is -COOR or -CN, where R is an alkyl group with a small number of carbon atoms * Usually the functional group in the side chains of the polymer are present in terminal groups of formula 2 * Examples of fluorinated polymers of this kind are described in British Patent No. 1, 145, 445 and U.S. Pat. Nos. 4,116,888 and 3 * 506,635. In particular, the polymers can be prepared from monomers which are fluorinated or fluorine substituted vinyl compounds. The polymers are usually prepared from at least two monomers. At least one monomer is a fluorinated vinyl compound such as vinyl fluoride, hexafluoropropene, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, perfluoro (alkyl vinyl ether), tetrafluoroethylene and mixtures thereof. In the case of copolymers which will be used in the electrolysis of saline solutions, the vinyl monomer precursor desirably does not contain hydrogen. Additionally, at least one monomer is a fluorinated monomer containing a group that can be hydrolyzed to a carboxylic acid group, for example a carbaloxy group or nitrile group, in a side chain as set forth above.

Onder "gefluoreerd polymeer" wordt een polymeer verstaan, waarin na verlies van de groep R door hydrolyse tot ionenuitwisse-lingsvorm, het aantal F atomen ten minste 90 % van het aantal F atomen en H atomen is.By "fluorinated polymer" is meant a polymer in which after loss of the group R by hydrolysis to ion-exchange form, the number of F atoms is at least 90% of the number of F atoms and H atoms.

25 De monomeren, met de uitzondering van de R groep in -C00R, zullen bij voorkeur geen waterstof bevatten, in het bijzonder wanneer het polymeer gebruikt zal worden bij de elektrolyse van zoutoplossing en zal voor de grootste stabiliteit in strenge omgevingen het meest bij voorkeur vrij zijn van zowel waterstof als 30 chloor, dat wil zeggen geperfluoreerd zijn; de R-groep behoeft niet gefluoreerd te zijn, aangezien deze tijdens hydrolyse verloren gaat, wanneer de functionele groepen worden omgezet tot ionenuit-wisselingsgroepen.The monomers, with the exception of the R group in -C00R, will preferably contain no hydrogen, especially when the polymer is to be used in the electrolysis of saline and most preferably will be free in severe environments are of both hydrogen and chlorine, ie are perfluorinated; the R group need not be fluorinated since it is lost during hydrolysis when the functional groups are converted to ion exchange groups.

Eén voorbeeld van een geschikt type carbonzuurgroepen bevattend 35 monomeer wordt voorgesteld door de formule cf^ofïocf^cfï ocf-coor 2 2, s d.One example of a suitable type of monomer containing carboxylic acid groups is represented by the formula cf ^ or oocf ^ cfocoor 2 2, s d.

waarin R alkyl met een. klein aantal koolstofatomen is, T F of CF_ is en 82 0 0 1 5 3where R is alkyl with a. is a small number of carbon atoms, T is F or CF_ and 82 0 0 1 5 3

* * I* * I

k s 0, 1 of 2 is.k s is 0, 1 or 2.

Die monomeren, waarin s 1 is verdienen de voorkeur» omdat hun bereiding en afscheiding in goede opbrengst gemakkelijker tot stand wordt gebracht dan wanneer s 0 of 2 is. De verbinding 5 CF-=CF0CF-CF0CF_C00CH_ 2 2, 2 3 CF^ is een bijzonder bruikbaar monomeer· Dergelijke monomeren kunnen bijvoorbeeld bereid worden uit verbindingen met de formule CF„=CF(OCF-CF) OCF-CF-SÓ F 2 2, S 2 2 2Those monomers in which s is 1 are preferred because their preparation and separation in good yield is accomplished more easily than when s is 0 or 2. The compound 5 CF- = CF0CF-CF0CF_C00CH_ 2 2, 2 3 CF ^ is a particularly useful monomer · Such monomers can be prepared, for example, from compounds of the formula CF = CF (OCF-CF) OCF-CF-S0 F 2 2 , S 2 2 2

YY.

waarin s en Y zoals hiervoor gedefinieerd zijn, door (1) verzadi-10 ging van de eindstandige vinylgroep met chloor om deze te beschermen bij daaropvolgende trappen door deze om te zetten tot een CF2C1-CFC1- groep, (2) oxydatie met stikstofdioxide om de -0CF2CF2S02F groep om te zetten tot een -0CF2C0F groep, (3) ver-estering met een alcohol, zoals methanol voor het vormen van een 15 -0CF2G00CH^ groep en (4) dechlorering met zinkstof om de eindstan dige CF2=CF-groep te regenereren. Het is mogelijk de trappen (2) en (3) in deze volgorde te vervangen door de trappen (a) reductie van de -0CF2CF2SC>2E groep tot een sulfinezuur, -0CF2CF2S02H of alkalimetaal of aardalkalimetaalzout daarvan door behandeling met 20 een sulfietzout of hydrazine, (b) oxydatie van het sulfinezuur of zout daarvan met zuurstof of chroomzuur, waarbij -0CF2C00H groepen of metaalzouten daarvan worden gevormd en (c) verestering tot -OCF^OOCH^ volgens bekende methoden; deze volgorde is meer gedetailleerd beschreven in het Zuid-Afrikaanse octrooischrift 25 78/2224· Bereiding van copolymeren daarvan is beschreven in hetwherein s and Y are as defined above, by (1) saturating the terminal vinyl group with chlorine to protect it in subsequent steps by converting it to a CF2C1-CFC1 group, (2) oxidation with nitrogen dioxide to converting the -0CF2CF2S02F group to an -0CF2C0F group, (3) esterification with an alcohol, such as methanol to form a 15 -0CF2G00CH2 group, and (4) dechlorination with zinc dust to give the final CF2 = CF- regenerate group. It is possible to replace steps (2) and (3) in this order by steps (a) reduction of the -0CF2CF2SC> 2E group to a sulfinic acid, -0CF2CF2S02H or its alkali or alkaline earth metal salt by treatment with a sulfite salt or hydrazine , (b) oxidation of the sulfinic acid or salt thereof with oxygen or chromic acid to form -CF 2 CO 2 H groups or metal salts thereof and (c) esterification to -OCF 2 OCH 2 according to known methods; this sequence is described in more detail in South African Patent No. 25 78/2224. Preparation of copolymers thereof is described in

Zuid-Afrikaanse octrooischrift 78/2221.South African Patent 78/2221.

Een ander voorbeeld van een geschikt type carbonzuur bevattend monomeer wordt voorgesteld door de formule CF„=CF40CF HF} 0CF--CF - V u 2 ƒ S 2 1 I s 30 waarin V -C00R of -CN is, R alkyl met een klein aantal koolstofatomen is, Y F of CF_ is, g F of CF^ is en 33 s 0, 1 of 2 is.Another example of a suitable type of carboxylic acid containing monomer is represented by the formula CF = CF40CF HF} 0CF - CF - V u 2 ƒ S 2 1 I s 30 where V is -C00R or -CN, R alkyl having a lower number of carbon atoms, YF or CF_, g is F or CF ^ and 33 s is 0, 1 or 2.

De monomeren, die het meest de voorkeur verdienen zijn die waarin V -C00R is, waarin R een alkylgroep met een klein aantal 8200153 ' 5 9 koolstofatomen in het algemeen met 1 tot 5 koolstofatomen is* vanwege het polymerisatiegemak en de omzetting tot de ionogene vorm*The most preferred monomers are those wherein V is -C00R, wherein R is a small number alkyl group 8200153 '9 carbon atoms, generally having 1 to 5 carbon atoms * due to the polymerization convenience and conversion to the ionic form *

Die monomeren, waarin s 1 is, verdienen eveneens de voorkeur omdat hun bereiding en afscheiding met goede opbrengst gemakkelijker tot 5 stand wordt gebracht dan wanneer s 0 of 2 is· Bereiding van deze monomereni waarin V -COOB is, waarin R een alkylgroep met een klein aantal koolstofatomen is* en copolymeren daarvan wordt beschreven in het Amerikaanse octrooischrift if. 131 «7^-0. De verbindingen 10 CF-=CF0CF-CFQCF.CF- C00CH, en 2 2, 2 2 5 cf3 CF2=CF0(CF2 CFO)2 CF2 GF2C00CH^ GF3 waarvan de bereiding hier wordt beschreven* zijn monomeren die bijzonder geschikt zijn· Bereiding van monomeren* waarin V -CN is* wordt beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3·δ52·326.Those monomers in which s is 1 are also preferred because their preparation and separation in good yield is accomplished more easily than when s is 0 or 2. Preparation of these monomers where V is -COOB where R is an alkyl group having a small number of carbon atoms * and copolymers thereof are described in U.S. Pat. 131 «7 ^ -0. The compounds 10 CF- = CF0CF-CFQCF.CF- C00CH, and 2 2, 2 2 5 cf3 CF2 = CF0 (CF2 CFO) 2 CF2 GF2C00CH ^ GF3 the preparation of which is described here * are particularly suitable · Preparation of monomers * in which V is -CN * is described in U.S. Pat. No. 3,552,326.

13 Nog een ander geschikt type carbonzuur bevattend monomeer is dat met een eindstandige -OiCF^^COOCH^ groep, waarin v 2 tot 12 is, zoals CF_=CF-0(CF_),GOOCH en CF =CF0CF_CF(CF >0(CF )_C00CH .13 Yet another suitable type of carboxylic acid-containing monomer is that with a -OiCF ^^ COOCH ^ group, where v is 2 to 12, such as CF_ = CF-0 (CF_), GOOCH and CF = CF0CF_CF (CF> 0 (CF ) _C00CH.

De bereiding van dergelijke monomeren en copolymeren daarvan is beschreven in de Japanse octrooischriften 3^^86/77 en 28586/77 en 20 in het Britse octrooischrift 1.145»Mf5·The preparation of such monomers and copolymers thereof is described in Japanese Pat. Nos. 3 ^ 86/77 and 28586/77 and 20 in British Pat. No. 1,145 »Mf5 ·

Een andere groep carbonzuurgroepen bevattende polymeren wordt voorgesteld door polymeren met de zich herhalende eenheden met formule 3, waarin q 3 tot 15 is, 25 r 1 tot 10 is, s 0, 1 of 2 is en t 1 tot 12 is waarbij de groepen X tezamen genomen vier fluoratomen of drie fluoratomen en een chlooratoom zijn, 30 I F of CF, is, 5 g F of CF_ is en 3 R een alkylgroep met een klein aantal koolstofatomen is.Another group of polymers containing carboxylic acid groups is represented by polymers having the repeating units of formula 3, wherein q is 3 to 15, 25 r is 1 to 10, s is 0, 1 or 2, and t is 1 to 12 wherein the groups X taken together are four fluorine atoms or three fluorine atoms and a chlorine atom is IF or CF, 5 g is F or CF and 3 R is an alkyl group with a small number of carbon atoms.

Een groep copolymeren, die de voorkeur verdient, is die van tetrafluoretheen en een verbinding met de formule 35 CF-=CF0(GF_CF0) (CF_) COOR, 2 2, n 2 m ï waarin 82 0 0 1 5 3 6A preferred group of copolymers is that of tetrafluoroethylene and a compound of the formula CF- = CF0 (GF_CF0) (CF_) COOR, 2 2, n 2 m ï wherein 82 0 0 1 5 3 6

# X# X

η Ο, 1 of 2 is, m 1, 2, 3 of if is, Y F of CF_ is en R GEj, C^H^ of is· 5 Dergelijke copolymeren, waarop de onderhavige uitvinding be trekking heeft, kunnen bereid worden volgens bekende methoden, bijvoorbeeld de Amerikaanse octrooischriften 3*528.954 en 4.131.740 en het Zuid-Afrikaanse octrooischrift 78/2225.η Ο, 1 or 2, m is 1, 2, 3 or if, YF or CF_ and R is GEj, C ^ H ^ or · Such copolymers to which the present invention pertains can be prepared according to known methods, for example, U.S. Pat. Nos. 3 * 528,954 and 4,131,740 and South African Patent 78/2225.

Wanneer een laag sulfonylpolymeer aanwezig is, is deze ge-10 woonlijk een polymeer met een gefluoreerde koolwaterstof hoofdketen, waaraan de functionele groepen of zijketens, die op hun beurt de functionele groepen dragen, gebonden zijn. De zijketens kunnen bijvoorbeeld -GF-GF^SQ^W groepen zijn, waarin R^ F, Cl of een per-When a layer of sulfonyl polymer is present, it is usually a polymer with a fluorinated hydrocarbon backbone to which are attached the functional groups or side chains which in turn carry the functional groups. For example, the side chains can be -GF-GF ^ SQ ^ W groups, where R ^ F, Cl, or a per-

Rf fluoralkylgroep met 1 tot 10 koolstofatomen is en F W of Cl, bij 15 voorkeur F is. Gewoonlijk zal de functionele groep in de zijketens van het polymeer aanwezig zijn in eindstandige -O-CF-CF^SO^F groe- 4 pen. Voorbeelden van gefluoreerde polymeren van dit type zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3*282.875» 3*580.568 en 3.718.627. Meer in het bijzonder kunnen de polymeren bereid 20 worden uit monomeren, die gefluoreerde of met fluor gesubstitueerde vinylverbindingen zijn. De polymeren worden bereid uit ten minste twee monomeren, met ten minste een van de monomeren afkomstig van elk van de twee hierna beschreven groepen.Rf is fluoroalkyl of 1 to 10 carbon atoms and F is W or Cl, preferably F. Usually, the functional group in the side chains of the polymer will be present in -O-CF-CF ^ SO ^ F terminal groups. Examples of fluorinated polymers of this type are described in U.S. Pat. Nos. 3 * 282,875 »3 * 580,568 and 3,718,627. More specifically, the polymers can be prepared from monomers which are fluorinated or fluorine substituted vinyl compounds. The polymers are prepared from at least two monomers, with at least one of the monomers from each of the two groups described below.

Ten minste een monomeer is een gefluoreerde vinylverbinding 25 zoals vinylfluoride, hexafluorpropeen, vinylideenfluoride, tri-fluoretheen, chloortrifluoretheen, perfluor(alkylvinylether), tetrafluoretheen en mengsels daarvan. In het geval van copolymeren, die gebruikt zullen worden voor de elektrolyse van zoutoplossingen, zal het vinylmonomeer voorprodukt wenselijkerwijze geen waterstof 30 bevatten.At least one monomer is a fluorinated vinyl compound such as vinyl fluoride, hexafluoropropene, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, perfluoro (alkyl vinyl ether), tetrafluoroethylene and mixtures thereof. In the case of copolymers which will be used for the electrolysis of saline solutions, the vinyl monomer precursor desirably does not contain hydrogen.

De tweede groep zijn de sulfonyl bevattende monomeren, die de voorproduktgroep -CF-CF^-SO^F bevatten, waarin R^ zoals hiervoorThe second group are the sulfonyl-containing monomers, which contain the precursor group -CF-CF ^ -SO ^ F, where R ^ as before

Rf gedefinieerd is. Additionele voorbeelden kunnen worden voorgesteld door de algemene formule CF^CF-T^-CF^SO^F, waarin T een bifunotio-35 nele gefluoreerde groep is, die 1 tot 8 koolstofatomen bevat en k 0 of 1 is. Tot substituentatomen in T behoren fluor, chloor of waterstof, hoewel in het algemeen waterstof uitgesloten zal zijn 820 0 15 3 / * 7 bij gebruik van bet copolymeer van ionenuitwisseling in een chloor-alkalicel. De polymeren, die bet meest de voorkeur verdienen, zijn zowel vrij van waterstof als cbloor gebonden aan koolstof, dat wil zeggen zij zijn geperfluoreerd voor de grootste stabiliteit in 5 strenge milieus· De I-groep van de voorafgaande formule kan hetzij vertakt hetzij niet-vertakt zijn, dat wil zeggen een rechte keten hebben en kan een of meer etherbindingen bevatten· 2et verdient de voorkeur, dat de vinylgroep in deze groep van sulfonylfluoride bevattende comonomeren met de T-groep verbonden is door een ether-10 binding, dat wil zeggen dat het coraonomeer de formule CF^CF-O-T-C^-SO^F heeft. Voorbeelden van dergelijke sulfonylfluoride bevattende comonomeren zijn cf2=cfogf2cf2so2f, CFo=CF0CF_CF0CF.CF_S0-F, fa d. | fa fa fa cf3 15 CF2=CF0CF2CF0CF2GF0CF2CF2S02F, CF CF_ » 3 5 GF2=CFCF2CF2S02F en de verbinding met formule k·Rf is defined. Additional examples can be represented by the general formula CF ^ CF-T ^ -CF ^ SO ^ F, where T is a bifunotional fluorinated group containing 1 to 8 carbon atoms and k is 0 or 1. Substituent atoms in T include fluorine, chlorine or hydrogen, although hydrogen will generally be excluded 820 0 15 3 / * 7 when using the ion exchange copolymer in a chloroalkali cell. The most preferred polymers are both hydrogen-free and chlorine-bonded to carbon, that is, they are perfluorinated for the greatest stability in severe environments. The I group of the preceding formula can be either branched or non-branched. be branched, i.e. have a straight chain and may contain one or more ether bonds. It is preferred that the vinyl group in this group of sulfonyl fluoride-containing comonomers is linked to the T group by an ether-10 bond, i.e. that the corona monomer has the formula CF ^ CF-OTC ^ -SO ^ F. Examples of such sulfonyl fluoride containing comonomers are cf2 = cfogf2cf2so2f, CFo = CF0CF_CF0CF.CF_S0-F, fa d. | fa fa fa cf3 15 CF2 = CF0CF2CF0CF2GF0CF2CF2S02F, CF CF_ »3 5 GF2 = CFCF2CF2S02F and the compound of formula k ·

Het sulfonylfluoride bevattende comonomeer, dat het meest de voorkeur verdient, is perfluor (3,6-dioxa-if-methyl-7-octeensulfo-20 nyl-fluoride), CF2=CFOCF2CF0CF2CF2S02F.The most preferred sulfonyl fluoride-containing comonomer is perfluoro (3,6-dioxa-if-methyl-7-octene sulfon-20-fluoride), CF2 = CFOCF2CF0CF2CF2S02F.

gf3gf3

De sulfonyl bevattende monomeren zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3*282*875» 3.0VU317* 3·7Ίδ·627 en 3.560.568.The sulfonyl-containing monomers are described in U.S. Pat. Nos. 3 * 282 * 875, 3.0VU317 * 3, 7, 627 and 3,560,568.

Een groep van dergelijke polymeren, die de voorkeur verdient> 25 · wordt voorgesteld door polymeren met de zich herhalende eenheden met formule 5» waarin h 3 tot 15 is, j 1 tot 10 is, p 0, 1 of 2 is, 30 de symbolen X tezamen vier fluoratomen of drie fluoratomen en één chlooratoom zijn» T F of CF, is enA preferred group of such polymers> 25 · is represented by polymers having the repeating units of formula 5 »where h is 3 to 15, j is 1 to 10, p is 0, 1 or 2, 30 is the symbols X together are four fluorine atoms or three fluorine atoms and one chlorine atom are »TF or CF, and is

Ef F, Cl of een perfluoralkylgroep met 1 tot 10 koolstofatomen is.Ef is F, Cl or a perfluoroalkyl group of 1 to 10 carbon atoms.

35 Een copolymeer, dat het meest de voorkeur verdient, is een 8200153 • - 8 copolymeer van tetrafluoretheen en perfluor (3»6-dioxa-lf-metliyl- 7-octeensulfonylfluoride) dat 20 tot 65 gew.#, bij voorkeur 25 tot 50 gew.SÓ van de laatstgenoemde bevat·A most preferred copolymer is an 8200153-8 copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoro (3'-6-dioxa-1-methyl-7-octenesulfonyl fluoride) containing 20 to 65 wt.%, Preferably 25 to 50 wt. weight SÓ of the latter contains

Dergelijke bij de onderhavige uitvinding gebruikte copolyme-5 ren kunnen bereid worden volgens algemene polymerisatie-technieken, die ontwikkeld zijn voor homo- en copolymerisaties van gefluoreerde ethenen, in het bijzonder die, die worden toegepast voor tetrafluoretheen, die in de literatuur zijn beschreven· Niet water bevattende technieken voor de bereiding van de copolymeren omvatten 10 die van het Amerikaanse octrooischrift 3.0VI.317» zeggen door de polymerisatie van een mengsel van het voornaamste monomeer daarin, zoals tetrafluoretheen, en een gefluoreerd etheen, dat een sulfonylfluoridegroep bevat, bij aanwezigheid van een vrije radika-len vormend initieermiddel, bij voorkeur een perfluorkoolstofper-15 oxide of azoverbinding, bij een temperatuur in het traject van 0 - 200°C en bij drukken in het traject van 10y tot 2 x 10r pascal of hoger. De niet water bevattende polymerisatie kan desgewenst worden uitgevoerd bij aanwezigheid van een gefluoreerd oplosmiddel. Geschikte gefluoreerde oplosmiddelen zijn inerte, vloeibare geper-20 fluoreerde koolwaterstoffen, zoals perfluormethylcyclohexaan, per-fluordimethylcyclobutaan, perfluoroctaan, perfluorbenzeen en dergelijke en inerte, vloeibare chloorfluorkoolwaterstoffen zoals 1,1,2-trichloor-1,2,2-trifluorethaan en dergelijke·Such copolymers used in the present invention can be prepared by general polymerization techniques developed for homo- and copolymerizations of fluorinated ethenes, in particular those used for tetrafluoroethylene, which have been described in the literature. aqueous techniques for the preparation of the copolymers include those of US Pat. No. 3,0VI,317, said by polymerizing a mixture of the major monomer therein, such as tetrafluoroethylene, and a fluorinated ethylene, which contains a sulfonyl fluoride group, in the presence of a free radical initiator, preferably a perfluorocarbon peroxide or azo compound, at a temperature in the range of 0-200 ° C and at pressures in the range of 10y to 2 x 10r pascals or higher. The non-aqueous polymerization can, if desired, be carried out in the presence of a fluorinated solvent. Suitable fluorinated solvents are inert, liquid perfluorinated hydrocarbons, such as perfluoromethylcyclohexane, perfluorodimethylcyclobutane, perfluorooctane, perfluorobenzene and the like, and inert, liquid chlorofluorocarbons such as 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane and the like ·

Water bevattende technieken voor de bereiding van het copoly-25 meer omvatten het contact van de monomeren met een water bevattend milieu, dat een vrije radikalen vormend initieermiddel bevat, voor het verkrijgen van een suspensie van polymeerdeeltjes in niet met water bevochtigde of granulaire vorm, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 2·393·967» of het contact vgn de mono-3° meren met een water bevattend milieu, dat zowel een vrije radikalen vormend initieermiddel als een telogeen inactief dispergeermiddel bevat, voor het verkrijgen van een water bevattende colloidale dispersie van polymeerdeeltjes en het coaguleren van de dispersie zoals bijvoorbeeld beschreven in de Amerikaanse octrooischrift 35 2.559.752 en 2.593.583.Water-containing techniques for the preparation of the copolymer include contacting the monomers with an aqueous medium containing a free-radical initiator to obtain a suspension of polymer particles in non-water-wetted or granular form, such as disclosed in U.S. Pat. No. 2,393,967, or the contact of the mono-3 lakes with an aqueous medium containing both a free-radical initiator and a telogen inactive dispersant to obtain an aqueous colloidal dispersion polymer particles and coagulating the dispersion as described, for example, in U.S. Patent Nos. 2,559,752 and 2,593,583.

Een copolymeer, dat verschillende typen functionele groepen bevat, kan ook gebruikt worden als een filmcomponent voor de vervaardiging van het membraan van de uitvinding. Bijvoorbeeld kan een terpolymeer bereid uit een monomeer gekozen uit de groep van niet 40 functionele monomeren zoals hiervoor beschreven, een monomeer uit 8200153 9 de groep van de hiervoor beschreven carbonzuurmonomeren en additioneel een monomeer uit de hiervoor beschreven groep van sulfonyl-monomeren, bereid worden en gebruikt worden als een van de film-bestanddelen voor de vervaardiging van het membraan.A copolymer containing various types of functional groups can also be used as a film component for the manufacture of the membrane of the invention. For example, a terpolymer prepared from a monomer selected from the group of non-40 functional monomers as described above, a monomer from 8200153 9 the group of the above-described carboxylic acid monomers, and additionally a monomer from the above-described group of sulfonyl monomers, can be prepared and used as one of the film components for the manufacture of the membrane.

5 Het is voorts mogelijk als een filmcomponent van het membraan . een film te gebruiken» die het mengsel is van twee of meer polymeren· Bijvoorbeeld kan een mengsel van een polymeer met sulfonyl-groepen in, door smelten te bereiden vorm met een polymeer met carbonzuurgroepen in een door smelten te bereiden vorm bereid wor-10 den en gebruikt worden als een van de componentfilms van het membraan van de onderhavige uitvinding.It is furthermore possible as a film component of the membrane. to use a film »which is the mixture of two or more polymers · For example, a mixture of a polymer having sulfonyl groups in melt-ready form with a polymer having carboxylic acid groups in a melt-ready form can be prepared and used as one of the membrane component films of the present invention.

Het is bovendien mogelijk een laminaire film te gebruiken als een van de componentfilms bij de vervaardiging van het membraan. Bijvoorbeeld kan een film met een laag van een copolymeer met sul-15 fonylgroepen in door smelten te bereiden vorm en een laag van een copolymeer met carbonzuurgroepen in door smelten te bereiden vorm» ook gebruikt worden als een van de componentfilms bij de vervaardiging van het membraan van de uitvinding·In addition, it is possible to use a laminar film as one of the component films in the manufacture of the membrane. For example, a film with a layer of a copolymer with sulfonyl groups in melt-formable form and a layer of a copolymer with carboxylic acid groups in melt-formable form can also be used as one of the component films in the manufacture of the membrane of the invention

Een essentiele component van het membraan van de uitvinding 20 is een laag van een eerste gefluoreerd polymeer» dat functionele -COONa of -COOK groepen bevat, dat een equivalentgewicht heeft in het traject van IfOO tot 2000, het meest bij voorkeur 1000 tot 1100, en dat een dikte heeft in het traject van 13 tot 250 micrometer, bij voorkeur 25 tot 75 micrometer.An essential component of the membrane of the invention 20 is a layer of a first fluorinated polymer containing functional -COONa or -COOK groups having an equivalent weight in the range of IfOO to 2000, most preferably 1000 to 1100, and which has a thickness in the range of 13 to 250 microns, preferably 25 to 75 microns.

25 Het membraan van de uitvinding kan al of niet in klevend con tact met deze laag van eerste gefluoreerd polymeer, een eventuele component bevatten, die een laag is van een tweede gefluoreerd polymeer, dat functionele -SO^Iia of -SQ^K groepen bevat, dat een equivalent gewicht heeft in het traject van 800 tot 2000, het meest 30 bij voorkeur 1100 tot 1200, en dat een dikte heeft in het traject van 13 tot 150 micrometer» bij voorkeur 13 tot 75 micrometer· Wanneer deze tweede laag aanwezig is, dient de dikte van de eerste laag van het eerste gefluoreerde polymeer 13 tot 150 micrometer» bij voorkeur 13 tot 75 micrometer te zijn en de dikte van de eerste. 35 en tweede laag tezamen dienen in het traject van 26 tot 250 micrometer., bij voorkeur 26 tot 150 micrometer te zijn.The membrane of the invention may contain, optionally in adhesive contact with this layer of first fluorinated polymer, an optional component, which is a layer of a second fluorinated polymer, which contains functional -SO2 III or -SQ2 K groups. , which has an equivalent weight in the range of 800 to 2000, most preferably 1100 to 1200, and which has a thickness in the range of 13 to 150 microns »preferably 13 to 75 microns When this second layer is present , the thickness of the first layer of the first fluorinated polymer should be 13 to 150 microns, preferably 13 to 75 microns, and the thickness of the first. 35 and second layer together should be in the range of from 26 to 250 microns, preferably from 26 to 150 microns.

Met betrekking tot zowel het polymeer met carbonzuur-functio-naliteit als het polymeer met sulfonyl-functionaliteit boven een equivalentgewicht van 2000 wordt de elektrische soortglijke weerzo stand te hoog en beneden de aangegeven lagere grenzen van het equi- 8200153 : 10 valentgewicht worden de mechanische eigenschappen slecht vanwege overmatige opzwelling van het polymeer. De relatieve hoeveelheden van de comonomeren, die het polymeer vormenf kunnen zodanig worden geregeld of gekozen, dat het polymeer een gewenst equivalentgewicht 5 heeft· Het equivalentgewicht waar—boven de resistentie van een film of membraan te hoog wordt voor praktisch toepassing in een elektrolytische cel varieert enigszins met de dikte van de film of het membraan. Voor dunnere films en membranen kunnen equivalentge-wichten tot ongeveer 2000 worden toegelaten. Voor de meeste doel-10 . einden echter en voor films van gebruikelijke dikte verdient een waarde niet groter dan ongeveer 1^00 de voorkeur·With regard to both the polymer with carboxylic acid functionality and the polymer with sulfonyl functionality above an equivalent weight of 2000, the electrical similar resistance becomes too high and below the indicated lower limits of the equivalent weight, the mechanical properties become bad due to excessive swelling of the polymer. The relative amounts of the comonomers that form the polymer can be controlled or selected so that the polymer has a desired equivalent weight 5. The equivalent weight above which the resistance of a film or membrane becomes too high for practical application in an electrolytic cell varies slightly with the thickness of the film or membrane. For thinner films and membranes, equivalent weights of up to about 2000 may be permitted. For most purpose-10. ends, however, and for films of conventional thickness, a value no greater than about 1 ^ 00 is preferred

Een tweede essentiele component van het membraan is een micro-poreus polytetrafluoretheenvel. Dit vel kan een film of extrusie-produkt zijn, dat microporeus is gemaakt of behandeld is met een 15 of ander middel om het microporeus te maken. Dit vel dient een dikte te hebben in het traject van 2,5 tot 250 micrometer, bij voorkeur 15 tot 75 micrometer en heeft een open-celporeusheid met een porienafmeting in het traject van 0,01 tot 20 micrometer, bij voorkeur 3 tot 15 micrometer. Onder "porienafmeting” wordt een ge-20^ middelde afmeting van de aanwezige poriën verstaan.A second essential component of the membrane is a micro-porous polytetrafluoroethylene sheet. This sheet may be a film or an extrusion product which has been microporified or treated with some microporizing agent. This sheet should have a thickness in the range of 2.5 to 250 microns, preferably 15 to 75 microns, and has an open cell porosity with a pore size in the range 0.01 to 20 microns, preferably 3 to 15 microns . By "pore size" is meant an average size of the pores present.

Dit microporeuze vel is een vel, dat in ten minste één richting gestrekt is, zodat het taai zal zijn en derhalve taaiheid aan het membraan van de uitvinding verleent. Strekking resulteert in oriëntatie van het polymeer in het vel. Het vermogen van het mi-25 croporeuze vel taaiheid te verschaffen in de dunne membranen van de uitvinding is een belangrijk aspect van de uitvinding. Gebruik van een georienteerd vel zorgt eveneens voor een vormvaster stabiel membraan. Het vel kan een vel zijn, dat gestrekt is in twee onderling loodrechte richtingen; een dergelijk vel heeft zowel een gro-30 tere oriëntatie als een grotere taaiheid en geeft een membraan, dat tegen scheuring in alle richtingen bestand is.This microporous sheet is a sheet that is stretched in at least one direction so that it will be tough and thus impart toughness to the membrane of the invention. Stretching results in orientation of the polymer in the sheet. The ability of the microporous sheet to provide toughness in the thin membranes of the invention is an important aspect of the invention. The use of an oriented sheet also ensures a form-retaining stable membrane. The sheet may be a sheet stretched in two mutually perpendicular directions; such a sheet has both a greater orientation and a greater toughness and gives a membrane which is resistant to tearing in all directions.

Een dergelijk kenmerkend microporeus vel is een vel van poly-tetrafluoretheen met een microstructuur, gekenmerkt door knopen, die onderling door fibrillen zijn verbonden, vervaardigd door strek-35 ken met hoge snelheid bij een verhoogde temperatuur van een niet-gesinterd, gedroogd pasta extrusieprodukt van polytetrafluoretheen zoals beschreven in het Amerikaans octrooiachrift 3*962.155 en in de handel verkrijgbaar bij W.L. Gore & Associates, Ine., onder de handelsnaam Gore-Tex.One such typical microporous sheet is a microstructured poly-tetrafluoroethylene sheet characterized by knots interconnected by fibrils manufactured by high speed stretching at an elevated temperature of a non-sintered, dried paste extrusion product of polytetrafluoroethylene as disclosed in U.S. Patent 3,962,155 and commercially available from WL Gore & Associates, Ine., under the tradename Gore-Tex.

Zj.0 Wanneer het membraan slechts de eerste laag van het eerste 82 0 0 1 5 3 - 11 gefluoreerde polymeer bevat» zal het microporeuze vel in deze eerste laag worden geplaatst en moet volledig daarin zijn ingebed. Zoals hier gebruikt betekent de uitdrukking "volledig ingebed" dat de poriën van het microporeuze vel gevuld zijn met het eerste en/of 5 tweede gefluoreerde polymeer» dat of die vervolgens zal of zullen , worden omgezet tot een ionenuitwisselingspolymeer» maar dat fibri-den van polytetrafluoretheen, die een deel van het microporeuze vel vormen, buiten het oppervlak van het membraan kunnen uitsteken·Zj.0 When the membrane contains only the first layer of the first 82 0 0 1 5 3 - 11 fluorinated polymer »the microporous sheet will be placed in this first layer and must be fully embedded therein. As used herein, the term "fully embedded" means that the pores of the microporous sheet are filled with the first and / or second fluorinated polymer »which will or will subsequently be converted into an ion exchange polymer» but that fibers of polytetrafluoroethylene, which form part of the microporous sheet, may protrude beyond the surface of the membrane

Wanneer het membraan zowel een eerste laag van een eerste ge-10 fluoreerd polymeer en een tweede laag van een tweede gefluoreerd polymeer bevat, kan het microporeuze vel in één van beide lagen of bij de grens van de lagen zijn geplaatst en zich dus in beide lagen uitstrekken. Voor een membraan, dat bestemd is voor toepassing bij een chlooralkali-elektrolyseproces, zal het microporeuze vel 15 bij voorkeur overheersend zijn in de tweede laag en het meest bij voorkeur geheel in de tweede laagten zal het membraan worden toegepast met de tweede laag gekeerd naar de anode van de cel· In elk geval is het microporeuze vel volledig ingebed in de verkregen samengestelde structuur.When the membrane contains both a first layer of a first fluorinated polymer and a second layer of a second fluorinated polymer, the microporous sheet may be placed in either layer or at the boundary of the layers and thus in both layers stretch out. For a membrane intended for use in a chloroalkali electrolysis process, the microporous sheet 15 will preferably be predominant in the second layer and most preferably entirely in the second layers, the membrane will be used with the second layer facing the anode of the cell · In any case, the microporous sheet is fully embedded in the obtained composite structure.

20 De membranen van de uitvinding kunnen ook een andere eventuele component bevatten, die een geweven of gebreid versterkingsweefsel is, uitwendig afgezet op het membraan, grenzend aan één van de oppervlakken, bij voorkeur aan het blootgestelde oppervlak van de hiervoor beschreven tweede laag.The membranes of the invention may also contain another optional component, which is a woven or knitted reinforcement fabric, deposited externally on the membrane adjacent one of the surfaces, preferably the exposed surface of the above-described second layer.

25 In het geval van een geweven maaksel zijn weefprodukten zoals een gewone vlecht en een fijn weefsel geschikt. De draden van het weefsel kunnen monofilamentachtig of veel-strengig zijn.In the case of a woven fabric, weaving products such as a normal braid and a fine weave are suitable. The threads of the fabric can be monofilament-like or multi-stranded.

De draden zijn per-halogeenkoolstofpolymeerdraden. Zoals hier gebruikt, wordt de uitdrukking "perhalogeenkoolstofpolymeer" toege-30 past voor een polymeer, dat een koolstofketen heeft, die al of niet ether-zuurstofbindingen daarin kan bevatten en d ie volledig met fluoratomen of met fluor- en chlooratomen gesubstitueerd is. Bij voorkeur is het perhalogeenkoolstofpolymeer een perfluorkoolstof-polymeer, aangezien dit een grotere chemische inertheid heeft. Ge-35 woonlijk omvatten dergelijke polymeren homopolymeren bereid uit tetrafluoretheen en copolymeren van tetrafluoretheen met hexafluor-propeen en/of perfluor(alkylvinylethers) met alkylgroepen met 1 tot 10 koolstofatomen, zoals perfluor(propylvinylether). Een voorbeeld van een draadmateriaal, dat het meest de voorkeur verdient, is po-ifO lytetrafluoretheen. Draden vervaardigd uit chloortrifluoretheen- 82 0 0 1 5 3 12 polymeren zijn eveneens geschikt·The wires are per-halocarbon polymer wires. As used herein, the term "perhalocarbon polymer" is used for a polymer which has a carbon chain, which may or may not contain ether-oxygen bonds therein and which is completely substituted with fluorine atoms or with fluorine and chlorine atoms. Preferably, the perhalocarbon polymer is a perfluorocarbon polymer, since it has greater chemical inertness. Typically, such polymers include homopolymers prepared from tetrafluoroethylene and copolymers of tetrafluoroethylene with hexafluoropropene and / or perfluoro (alkyl vinyl ethers) with alkyl groups of 1 to 10 carbon atoms, such as perfluoro (propyl vinyl ether). An example of a most preferred wire material is po-ifO lytetrafluoroethylene. Threads made from chlorotrifluoroethylene 82 0 0 1 5 3 12 polymers are also suitable

Om een geschikte sterkte in het weefsel te hebben voor lami-nering en in het membraan na laminering dienen de draden een denier te hebben van 50 tot 600, bij voorkeur 200 tot i*00 (denier is 5 g/9000 m draad).In order to have a suitable strength in the fabric for lamination and in the membrane after lamination, the threads should have a denier of 50 to 600, preferably 200 to 1000 (denier is 5g / 9000m thread).

Het weefsel zal gewoonlijk een draadtelling hebben in het traject van 1,6 tot 16 draden/cm bij zowel de ketting als de inslag, bij voorkeur 3 tot 10 draden/cm.The fabric will usually have a thread count in the range of 1.6 to 16 threads / cm on both warp and weft, preferably 3 to 10 threads / cm.

Het membraan kan vervaardigd worden uit de componentlagen van 10 film en het microporeuze vel met behulp van warmte en druk· Temperaturen van ongeveer 200°C tot 300°C zijn gewoonlijk vereist om de toegepaste polymeerfilms te smelten en het voor het microporeuze vel mogelijk te maken volledig in de film te worden ingebed, en wanneer twee films worden gebruikt, om de films met elkaar te smel-15 ten; de vereiste temperatuur kan echter zelfs boven of beneden dit traject zijn en zal afhangen van het gebruikte specifieke polymeer of de gebruikte specifieke polymeren. De keuze van een geschikte lage tem- temperatuur in elk specifiek geval zal duidelijk zijn, omdat een te/ om peratuur te kort zal schieter/inbedding van het microporeuze vel 20 teweeg te brengen, zoals blijkt door een hoge opaakheid en te zal kort/schieten om een geschikte hechtingsgraad van de films aan elkaar te bewerkstelligen, wanneer er twee films zijn en een te hoge temperatuur zal vorming van lekken veroorzaken· Drukken van slechts k 7 ongeveer 2 x 10 pascal tot drukken boven 10 pascal kunnen gebruikt 25 worden· Een hydraulische pers is een geschikt apparaat voor de vervaardiging van het membraan, in welk geval kenmerkende drukken in het traject van 2 x 105 tot 107 pascal zijn·The membrane can be made from the component layers of film and the microporous sheet using heat and pressure. Temperatures of about 200 ° C to 300 ° C are usually required to melt the polymer films used and allow for the microporous sheet to be fully embedded in the film, and when two films are used, to fuse the films together; however, the required temperature may even be above or below this range and will depend on the particular polymer used or the specific polymers used. The choice of a suitable low temperature in each specific case will be obvious, because a too short will trigger shooter / embedding of the microporous sheet 20, as evidenced by high opacity and will shorten to achieve a suitable degree of adhesion of the films to each other, when there are two films and too high temperature will cause leakage · Pressures of only k 7 approximately 2 x 10 pascals up to pressures above 10 pascals can be used 25 · A hydraulic press is a suitable device for the manufacture of the membrane, in which case typical pressures in the range of 2 x 105 to 107 pascals are ·

Een ander apparaat, dat geschikt is voor de continue bereiding van het membraan, bevat een holle wals met een inwendige verwar-30 mingsinrichting en een inwendige vacuumbron. De holle wals bevat een reeks omtreksgleuven op het oppervlak, die het mogelijk maken voor de inwendige vacuumbron componentmaterialen in de richting van de holle wals te trekken· Het vacuum trekt de componentmaterialen van het membraan op de holle wals, zodanig dat gebruikelijke lucht-Another device suitable for the continuous preparation of the membrane contains a hollow roller with an internal heater and an internal vacuum source. The hollow roller contains a series of circumferential slots on the surface which allow the internal vacuum source to draw component materials toward the hollow roller. The vacuum pulls the component materials from the membrane onto the hollow roller, such that conventional air

LL

35 drukken tegen de componentmaterialen in het traject van 5 x 10 5 tot 10 pascal liggen. Een gekromde stationaire plaat met een straalverhittingsinrichting is gekeerd naar het bovenoppervlak van de holle wals met een ruimte van ongeveer 6 mm tussen hun beide oppervlakken.35 presses against the component materials are in the range 5x10 5 to 10 pascals. A curved stationary plate with a blast heating device faces the top surface of the hollow roller with a space of about 6 mm between their two surfaces.

ifO Tijdens een lamineringsproef wordt poreus scheidingspapier 8200153 13 ' gebruikt in aanraking met de holle wals als een dragermateriaal om hechting van eventueel componentmateriaal op het walsoppervlak te voorkomen en om het voor het vacuum mogelijk te maken component-materialen in de richting van de holle wals te trekken. Toevoer-5 en afname-middelen zijn aanwezig voor de componentmaterialen en het produkt. In de toevoermiddelen is één leiwals van kleinere diameter dan de holle wals aanwezig voor het lossen van papier en componentmaterialen. De toevoer- en afname-raiddelen zijn zodanig geplaatst, dat componentmaterialen rond de holle wals kunnen passe-10 ren over een lengte van ongeveer 5/6 van de omtrek ervan. Ben andere leiwals is aanwezig voor het lospapier, die de scheiding ervan van de andere materialen mogelijk maakt. Afname-middelen zijn aanwezig voor het lospapier en het membraanprodukt.ifO During a lamination test, porous separating paper 8200153 13 'is used in contact with the hollow roll as a support material to prevent adhesion of any component material to the roll surface and to allow the vacuum materials to pass component materials in the direction of the hollow roll to pull. Feed and take off means are provided for the component materials and the product. In the feed means, one guide roller of smaller diameter than the hollow roller is present for unloading paper and component materials. The feed and take-off means are positioned so that component materials can pass around the hollow roller over a length of about 5/6 of its circumference. A different guide roller is provided for the release paper, which allows its separation from the other materials. Collection means are provided for the release paper and the membrane product.

Voor gebruik bij ionenuitwisselingstoepassingen en in cellen, 15 bijvoorbeeld een chlooralkalicel voor de elektrolyse van zoutoplossingen, dienen bij het membraan alle functionele groepen tot ioniseerbare functionele groepen te zijn omgezet. Deze groepen zijn -C00M groepen en, indien aanwezig, -SO^M groepen, waarin M natrium of kalium is. Een dergelijke omzetting wordt gewoonlijk en 20 doelmatig uitgevoerd door hydrolyse met zuur of base, zodat de verschillende functionele groepen, zoals hiervoor beschreven in verband met de door smelten te bereiden polymeren, respectievelijk worden omgezet tot de vrije zuren of de alkalimetaalzouten daarvan. Een dergelijke hydrolyse kan worden uitgevoerd met een water be-25 vattende oplossing van een anorganisch zuur of een alkaliraetaal-hydroxide. Hydrolyse met base verdient de voorkeur, aangezien deze sneller en vollediger verloopt. Sebruik van warme oplossingen, zoals bij ongeveer het kookpunt van de oplossing, verdient voor een snelle hydrolyse de voorkeur. De vereiste tijd voor de hydrolyse 30 neemt toe met de dikte van de structuur. Het is eveneens voordelig een met water mengbare organische verbinding, zoals dimethylsulfoxide, in het hydrolysebad op te nemen. De vrije carbonzuren en sulfon-zuren zijn om te zetten tot zouten met natriumhydroxide of kalium-hydroxide.For use in ion exchange applications and in cells, for example a chlor-alkali cell for the electrolysis of saline solutions, all functional groups must be converted to ionizable functional groups at the membrane. These groups are -C00M groups and, when present, -SO4M groups, where M is sodium or potassium. Such conversion is usually and expediently carried out by hydrolysis with acid or base, so that the various functional groups, as described above in connection with the polymers to be melted, are converted to the free acids or the alkali metal salts thereof, respectively. Such hydrolysis can be performed with a water-containing solution of an inorganic acid or an alkali metal hydroxide. Hydrolysis with base is preferred as it is faster and more complete. Use of warm solutions, such as at about the boiling point of the solution, is preferred for rapid hydrolysis. The time required for hydrolysis 30 increases with the thickness of the structure. It is also advantageous to include a water-miscible organic compound, such as dimethyl sulfoxide, in the hydrolysis bath. The free carboxylic and sulfonic acids can be converted into salts with sodium hydroxide or potassium hydroxide.

35 Het membraan van de uitvinding is impermeabel voor de hydrau lische stroming van vloeistof. (Een diafragma, dat poreus is, laat de hydraulische stroming van vloeistof erdoor toe zonder verandering in samenstelling, terwijl een ionenuitwisselingsmembraan de selectieve permeatie door ionen en permeatie van vloeistof door kO diffusie mogelijk maakt, zodat het materiaal, dat het membraan 8200153 • ' η penetreert, in samenstelling verschilt van de vloeistof in aanraking met het membraan). Het is een gemakkelijk zaak om vast te stellen of er al of niet hydraulische stroming van vloeistof is door een lekproef met gas of vloeistof. Een voornaamste gebruik 5 van het ionenuitwisselingsmembraan van de uitvinding is in elektrochemische cellen. Een dergelijke cel bevat een anode, een compartiment voor de anode, een kathode, een compartiment voor de kathode en een membraan,, dat geplaatst is om de twee compartimenten te scheiden. Een voorbeeld is een chlooralkalicel* 10 De copolymeren, die gebruikt worden in de hier beschreven la gen, dienen een voldoende hoog molecuulgewicht te hebben om films voort te brengen, die ten minste middelmatig sterk zijn in zowel de door smelten te vervaardigen voorproduktvorm als in de gehydro-lyseerde ionenuitwisselingsvorm.The membrane of the invention is impermeable to the hydraulic flow of liquid. (A diaphragm, which is porous, allows the hydraulic flow of fluid through it without change in composition, while an ion exchange membrane allows the selective permeation by ions and permeation of fluid by kO diffusion, so that the material containing the membrane 8200153 • 'η penetrates, differs in composition from the liquid in contact with the membrane). It is easy to determine whether or not there is hydraulic flow of liquid through a gas or liquid leak test. A major use of the ion exchange membrane of the invention is in electrochemical cells. Such a cell contains an anode, an anode compartment, a cathode, a cathode compartment and a membrane, which is placed to separate the two compartments. An example is a chloroalkalic cell. * The copolymers used in the layers described herein must have a sufficiently high molecular weight to produce films that are at least moderately strong in both the melt-prepared precursor form and the hydrolyzed ion exchange form.

15 Voorbeeld IExample I

In een hydraulische pers met verhitbare platen van 20 cm x 20 cm werd een stuk van een film geplaatst van een copolymeer van t e trafluore the en en me thylperfluor(if,7-di oxa-5-methyl-8-nonenoaat) met een equivalentgewicht van 1050, welk stuk film een dikte had 20 van 36 tot k3 micrometer en cirkelvormig was met een diameter van 12,5 cm, en een stuk "Gore-Tex” vel zoals hiervoor beschreven, welk stuk vel een dikte bezat van 25 micrometer, cirkelvormig was met een diameter van 12,5 cm en een poriënafmeting had van 0,5 micrometer, Het samenstel van film en microporeus vel werd onder een .In a hydraulic press with heatable plates measuring 20 cm x 20 cm, a piece of a film of a copolymer of the transfluorine and methyl methyl fluorine (if, 7-di oxa-5-methyl-8-nonenoate) of equivalent weight was placed of 1050, which piece of film had a thickness of 36 to 3 microns and was circular with a diameter of 12.5 cm, and a piece of "Gore-Tex" sheet as described above, which piece of sheet had a thickness of 25 microns, was circular with a diameter of 12.5 cm and a pore size of 0.5 micrometers. The film and microporous sheet assembly was covered with a.

c 25 druk van 3»23 x 10 pascal gedurende 1 minuut, na voorverhitting gedurende 1 minuut, op 220°C verhit. De verkregen samengestelde structuur bezat een dikte van ongeveer 6lf micrometer en was vrijwel transparant, hetgeen wees op volledig inbedding van het micro-poreuze vel in de copolymeerfilmlaag. De samengestelde structuur 30 werd in een mengsel gebracht van 7k gew.$ water, 15 gew.$ dimethyl-sulfoxide en 11 gew.# kaliumhydroxide gedurende 1 uur bij 80°C om de -G00CÏÏ_-groepen te hydrolyseren, waarbij een ionenuitwisselings-membraan verschaft werd met -COOK-groepen. Het membraan werd grondig met water gewassen en in een kleine chlooralkalicel gemonteerd, p 35 De cel werd gedurende 8 dagen bedreven bij 80 G, y\ ampere/dm en een 20 gew.$ uitgangszoutoplossing-concentratie ter bereiding van alkali met 32 gew.$ bij een stroomrendement van 93,7 - 96,3 een spanning van 3»59 - 3»73 volt en een energieverbruik van 2523 -2658 kwh/metrieke ton. Tijdens de hydrolyse werden de functionele l+O groepen van het membraan -COQNa groepen.c 25 pressure of 3 23 x 10 pascals for 1 minute, after preheating for 1 minute, heated to 220 ° C. The resulting composite structure had a thickness of about 6 µm micrometers and was nearly transparent, indicating complete embedding of the microporous sheet in the copolymer film layer. The composite structure 30 was placed in a mixture of 7 wt.% Water, 15 wt.% Dimethyl sulfoxide and 11 wt.% Potassium hydroxide for 1 hour at 80 ° C to hydrolyze the -G00CII groups, whereby an ion exchange membrane was provided with -COOK groups. The membrane was washed thoroughly with water and mounted in a small chloroalkali cell, p 35 The cell was operated for 8 days at 80 G / ampere / dm and a 20 wt% starting salt solution concentration to prepare alkali at 32 wt% at a current efficiency of 93.7 - 96.3 a voltage of 3 »59 - 3» 73 volts and an energy consumption of 2523 -2658 kWh / metric ton. During the hydrolysis, the functional L + O groups of the membrane became -COQNa groups.

8200153 158200153 15

Ter vergelijking werd een copolymeerfilm zoals hiervoor beschreven* behalve dat deze een dikte bezat van 51 micrometer en zonder microporeus vel daarin* gehydrolyseerd zoals hiervoor beschreven» gedrenkt in 30 gew.$ water bevattend NaOH gedurende 2 5 uren» gemonteerd in een kleine chlooralkalicel en gedurende 8 dagen bedreven onder dezelfde omstandigheden zoals hiervoor» ter bereiding van loog bij een stroomrendement van 94*9 - 99*9 #* ©ea spanning van 4*02 - 418 volt en een energieverbruik van 2790 -2863 kwh/metrieke ton.For comparison, a copolymer film as described above * except that it had a thickness of 51 micrometers and without a microporous sheet therein * was hydrolyzed as described above »soaked in 30 wt% aqueous NaOH for 2 hours» mounted in a small chloroalkali cell and Operated for 8 days under the same conditions as above to prepare lye at a current efficiency of 94 * 9 - 99 * 9 # * © ea voltage of 4 * 02 - 418 volts and a power consumption of 2790 -2863 kwh / metric ton.

10 Voorbeeld IIExample II

In de in voorbeeld I beschreven hydraulische pers werden een stuk film van een copolymeer zoals dat van voorbeeld I» diameter 12,5 cm, dikte 25 micrometer, een stuk weefsel, diameter 12,5 cm en tussen de film en het weefsel een stuk "Gore-Tex" vel zoals 15 hiervoor beschreven, diameter 12,5 oh» dikte 25 micrometer, porien-grootte 3 tot 5 mm, geplaatst. ((Het weefsel bezat 10 draden/cm polytetrafluoretheengaren van 200 denier in de ketting en 10 draden/cm van polytetrafluoretheengaren van 400 denier in de inslag, in een zeer fijn weefsel en bezat een dikte van 175 micrometer)).In the hydraulic press described in Example I, a piece of film of a copolymer such as that of Example I was "diameter 12.5 cm, thickness 25 micrometers, a piece of fabric, diameter 12.5 cm and a piece between the film and the fabric" Gore-Tex sheet as described above, diameter 12.5 ohm thickness 25 microns, pore size 3 to 5 mm. ((The fabric had 10 threads / cm polytetrafluoroethylene yarn of 200 denier in the warp and 10 threads / cm of polytetrafluoroethylene yarn of 400 denier in the weft, in a very fine fabric and had a thickness of 175 micrometers)).

20 Het samenstel van microporeus vel, weefsel en film werd 1 minuut 6 o onder 1,06 x 10 pascal op 270°C verhit, na 1 minuut voorverhit-ting. De verkregen samengestelde structuur bezat een uitstekende mechanische sterkte en was vrij van lekken bij onderzoek onder een vacuum van 1,65 x 10^ pascal. De samengestelde structuur werd in 25 een water bevattende oplossing geplaatst, die 32 gew·# NaOH en 10 gew.$ methanol bevatte bij kamertemperatuur gedurende 2 uren om de -COOCH^ groepen te hydrolyseren, waarbij een ionenuitwisselings-membraan verschaft werd met -COONa groepen. Het membraan is geschikt als een scheiding tussen de compartimenten van elektroche-30 mische cellen.The microporous sheet, fabric and film assembly was heated at 270 ° C for 1 minute 6o under 1.06 x 10 pascals, after preheating for 1 minute. The resulting composite structure had excellent mechanical strength and was free from leakage when tested under a vacuum of 1.65 x 10 · pascals. The composite structure was placed in an aqueous solution containing 32 wt% NaOH and 10 wt% methanol at room temperature for 2 hours to hydrolyze the -COOCH 4 groups to provide an ion exchange membrane with -COONa groups . The membrane is suitable as a separation between the compartments of electrochemical cells.

INDUSTRIËLE TOEPASBAARHEIDINDUSTRIAL APPLICABILITY

Het ionenuitwisselingsmembraan van de onderhavige uitvinding is een technische vooruitgang ten opzichte van de membranen van de stand der techniek. Het vertoont verbeterde gedragseigenschappen 35 hij toepassing als membraan in een chlooralkalicel, met inbegrip van een bedrijf bij lage spanning en hoog stroomrendement en derhalve bij lager energieverbruik. Er is dientengevolge een aanzienlijke besparing aan bedrijfskosten, die resulteert uit het verlaagde energieverbruik. Het membraan van de uitvinding zorgt eveneens 40 voor minder gasslijting door chloor op de anolytzijde van het mem- 82 0 0 1 5 3 16 braan tijdens de elektrolyse van zoutoplossing.The ion exchange membrane of the present invention is a technical advance over the membranes of the prior art. It exhibits improved behavioral properties when used as a membrane in a chlor-alkali cell, including low voltage and high current efficiency operation and therefore lower power consumption. As a result, there is a significant saving in operating costs resulting from the reduced energy consumption. The membrane of the invention also reduces chlorine gas wear on the anolyte side of the membrane during the electrolysis of saline.

Het ionenuitwi ss elingsmembraan van de uitvinding kan ook gebruikt worden bij de elektrolyse van water tot zuurstof en waterstof en bij de Donnan dialyse en elektrodialyse-processen.The ion exchange membrane of the invention can also be used in the electrolysis of water to oxygen and hydrogen and in the Donnan dialysis and electrodialysis processes.

82 0 0 1 5 382 0 0 1 5 3

Claims (24)

1. Ionenuitwisselingsmembraan gekenmerkt door de aanwezigheid van een laag gefluoreerd polymeer, die functionele -COOM groepen bevat, waarin M natrium of kalium is, en volledig 5 daarin ingebed, een microporeus polytetrafluoretheenvel, dat in ten minste êén richting gestrekt is, welk membraan vervaardigd is door smelt-laminering.1. Ion exchange membrane characterized by the presence of a layer of fluorinated polymer, containing -COOM functional groups, in which M is sodium or potassium, and fully embedded therein, a microporous polytetrafluoroethylene sheet, which is stretched in at least one direction, which membrane is manufactured by melt lamination. 2. Membraan volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de laag een dikte heeft in het traject van 30 tot 250 microme- 10 ter en het gefluoreerde polymeer een geperfluoreerd polymeer is met een equivalentgewicht in het traject van U00 tot 2000.Membrane according to claim 1, characterized in that the layer has a thickness in the range from 30 to 250 micrometers and the fluorinated polymer is a perfluorinated polymer with an equivalent weight in the range from 0000 to 2000. 3* Membraan volgens conclusie 1 of 2t met het kenmerk, dat het vel een dikte heeft in het traject van 2,5 tot 250 micrometer en een porienafmeting heeft in het traject van 0,01 15 tot 20 micrometer.Membrane according to claim 1 or 2t, characterized in that the sheet has a thickness in the range of 2.5 to 250 micrometers and a pore size in the range of 0.01 to 20 micrometers. 4· Membraan volgens conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat de laag een dikte heeft in het traject van 13 tot 75 micrometer, het geperfluoreerde polymeer een equivalentgewicht heeft in het traject van 1000 tot 1100 en welk vel een dikte 20 heeft In het traject van 13 tot 75 micrometer en een porienafmeting in het traject van 3 tot 15 micrometer.Membrane according to claims 1 to 3, characterized in that the layer has a thickness in the range of 13 to 75 micrometers, the perfluorinated polymer has an equivalent weight in the range of 1000 to 1100 and which sheet has a thickness of 20. range from 13 to 75 microns and a pore size in the range from 3 to 15 microns. 5. Membraan volgens conclusies 1 tot if, met. het kenmerk, dat het vel gestrekt is in ten minste twee onderling loodrechte richtingen.Membrane according to claims 1 to if, with. characterized in that the sheet is stretched in at least two mutually perpendicular directions. 6. Membraan volgens conclusies 1 tot 5» met het kenmerk, dat het geperfluoreerde polymeer een copolymeer is van tetrafluoretheen en CF^ = CFOCF^CFOCF^CF^COOM. cf3Membrane according to claims 1 to 5, characterized in that the perfluorinated polymer is a copolymer of tetrafluoroethylene and CF 2 = CFOCF 1 CFOCF 1 CF 1 COOM. cf3 7· Membraan volgens conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat het membraan voorts een daarop gehecht uitwen-30 dig dragerweefsel bevat, welk weefsel geweven of gebreid is, en bestaat uit filamenten van perfluorkoolstofpolymeer.Membrane according to claims 1 to 6, characterized in that the membrane further comprises an outer carrier fabric adhered thereto, which fabric is woven or knitted, and consists of filaments of perfluorocarbon polymer. 8. Membraan volgens conclusies 1 tot 4» met het kenmerk, dat het geperfluoreerde polymeer een copolymeer is van tetrafluoretheen en CF = CFCKCF^^COOM»Membrane according to claims 1 to 4 », characterized in that the perfluorinated polymer is a copolymer of tetrafluoroethylene and CF = CFCKCF ^^ COOM» 35 CF- = CFOCF_CFOCF-COOM of CF- = CFOCF_CFO(CF_)_COOM. U I Cm C. w eL I U ^ CF-, CF,35 CF- = CFOCF_CFOCF-COOM or CF- = CFOCF_CFO (CF _) _ COOM. U I Cm C. w eL I U ^ CF-, CF, 9. Membraan volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het membraan voorts een daarop gehecht uitwendig dragerweefsel bevat, welk weefsel geweven of gebreid is en uit filamenten van perfluorkoolstofpolymeer bestaat. 8200153 ιMembrane according to claim 8, characterized in that the membrane further contains an external carrier fabric adhered thereto, which fabric is woven or knitted and consists of filaments of perfluorocarbon polymer. 8200153 ι 10 CF-, a CFOCF-,CF0CF_COOM of CF-, = CF0CF-CF0(CFo)-.C00M. C 2 f W Cm Cm ^ c1 3 CF^ CF^10 CF-, a CFOCF-, CF0CF_COOM or CF-, = CF0CF-CF0 (CFo) -. C00M. C 2 f W Cm Cm ^ c1 3 CF ^ CF ^ 10. Ionenuitwisselingsmembraan, gekenmerkt door de aanwezigheid van een eerste laag van een eerste gefluoreerd polymeer, dat functionele -C00M groepen bevat, een tweede laag van een tweede gefluoreerd polymeer, dat functionele -SO^M groepen be- 5 vat, waarin M natrium of kalium is, en volledig daarin ingebed een microporeus polytetrafluoretheenvel, dat ten minste in één richting gestrekt is, welk membraan vervaardigd is door smelt-laminering.10. Ion exchange membrane, characterized by the presence of a first layer of a first fluorinated polymer containing -C00M functional groups, a second layer of a second fluorinated polymer containing functional -SO2M groups, wherein M sodium or potassium, and fully embedded therein is a microporous polytetrafluoroethylene sheet, which is stretched in at least one direction, which membrane is made by melt lamination. 11. Membraan volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat elk van de eerste en tweede lagen een dikte heeft in het traject 10 van 13 tot 150 micrometer, welke twee lagen een totale dikte hebben in het traject van 26 tot 250 micrometer, welke eerste en tweede ge-fluoreerde polymeren elk geperfluoreerde polymeren zijn, welke eerste geperfluoreerde polymeer een equivalentgewicht heeft in het traject van IfOO tot 2000 en welk tweede geper fluor eerdé1 polymeer een 15 equivalentgewicht heeft in een traject van 800 tot 2000.Membrane according to claim 10, characterized in that each of the first and second layers has a thickness in the range from 13 to 150 micrometers, the two layers having a total thickness in the range from 26 to 250 micrometers, the first and second fluorinated polymers are each perfluorinated polymers, which first perfluorinated polymer has an equivalent weight in the range of 1000 to 2000 and which second perfluorinated polymer has an equivalent weight in a range of 800 to 2000. 12. Membraan volgens conclusie 10 of 11, m e t het kenmerk, dat het vel een dikte heeft in het traject van 2,5 tot 250 micrometer en een poriënafmeting heeft in het traject van 0,01 tot 20 micrometer. 2012. Membrane according to claim 10 or 11, characterized in that the sheet has a thickness in the range from 2.5 to 250 micrometers and a pore size in the range from 0.01 to 20 micrometers. 20 13* Membraan volgens conclusies 10 tot 12,met het ken merk, dat elk van de eerste en tweede lagen een dikte heeft in het traject van 13 tot 75 micrometer en de twee lagen een dikte hebben in het traject van 26 tot 150 micrometer, welk eerste geperfluo-reerde polymeer een equivalentgewicht heeft in het traject van 1000 25 tot 1100, welk tweede geperfluoreerde polymeer een equivalentgewicht heeft in het traject van 1100 tot 1200 en welk vel een dikte heeft in het traject van 13 tot 75 micrometer en een oriënafmeting in het traject van 3 tot 15 micrometer.Membrane according to claims 10 to 12, characterized in that each of the first and second layers has a thickness in the range of 13 to 75 micrometers and the two layers have a thickness in the range of 26 to 150 micrometers, which first perfluorinated polymer has an equivalent weight in the range of 1000 to 1100, which second perfluorinated polymer has an equivalent weight in the range of 1100 to 1200 and which sheet has a thickness in the range of 13 to 75 microns and an oriental size in the range from 3 to 15 micrometers. 14. Membraan volgens conclusies 10 tot 13, m e t het ken-30 merk, dat het vel gestrekt is in twee onderling loodrechte richtingen.Membrane according to claims 10 to 13, characterized in that the sheet is stretched in two mutually perpendicular directions. 15. Membraan volgens conclusies 10 tot 13,met het kenmerk, dat het vel ten minste overwegend in de tweede laag aanwezig is.Membrane according to claims 10 to 13, characterized in that the sheet is present at least predominantly in the second layer. 16. Membraan volgens conclusies 10 tot 15» met het ken merk, dat het tweede geperfluoreerde polymeer een copolymeer is van tetrafluoretheen en CF^ = CFOCF2CFOCF2CF2SO2M. CF^Membrane according to claims 10 to 15, characterized in that the second perfluorinated polymer is a copolymer of tetrafluoroethylene and CF = CFOCF2CFOCF2CF2SO2M. CF ^ 17. Membraan volgens conclusies 10 tot l6,met het kenmerk, dat het eerste geperfluoreerde polymeer een copolymeer is 1+0 van tetrafluoretheen en CF£ = CFOCF2CFOCF2CF2COOM. 82 0 0 1 5 3 0,5 'Membrane according to claims 10 to 16, characterized in that the first perfluorinated polymer is a copolymer 1 + 0 of tetrafluoroethylene and CF = CFOCF2CFOCF2CF2COOM. 82 0 0 1 5 3 0.5 ' 18. Membraan volgens conclusies 10 tot 17» met het kenme r kj dat het membraan voorts een daarop gehecht uitwendig dragerweefsel bevat, welk weefsel geweven of gebreid is en uit filamenten van perfluorkoolstofpolymeer bestaat· 518. Membrane according to claims 10 to 17, characterized in that the membrane further contains an external carrier fabric adhered thereto, which fabric is woven or knitted and consists of filaments of perfluorocarbon polymer · 5 19· Membraan volgens conclusies 10 tot 18, met het kenmerk, dau het dragerweefsel op de tweede laag gehecht is1Membrane according to Claims 10 to 18, characterized in that the carrier fabric is adhered to the second layer 1 20, Membraan volgens conclusies 10 tot 16, met het kenmerk, dat het eerste geperfluoreerde polymeer een copoly- meer is van tetrafluoretheen en CF_ = CF0(CF_) COOM, 2 djMembrane according to claims 10 to 16, characterized in that the first perfluorinated polymer is a copolymer of tetrafluoroethylene and CF_ = CF0 (CF_) COOM, 2 dj 21. Membraan volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat het membraan voorts een daarop gehecht uitwendig dra-gerweefsel bevat, welk weefsel gebreid of geweven is en uit filamenten van perfluorkoolstofpolymeer bestaat.Membrane according to claim 20, characterized in that the membrane further comprises an external carrier fabric adhered thereto, which fabric is knitted or woven and consists of filaments of perfluorocarbon polymer. 22. Membraan volgens conclusie 21, met het ken merk, dat het dragerweefsel op de tweede laag gehecht is.Membrane according to claim 21, characterized in that the carrier fabric is adhered to the second layer. 23. Elektrochemische cel, die een anode-compartiment, een anode geplaatst binnen het anode-compartiment, een kathode-compartiment, een kathode geplaatst binnen het kathode-compartiment en 20 tussen de compartimenten het membraan volgens conclusie 1, 6, 7» 8, 9, 10, 17, 19, 20 of 22 bevat.23. An electrochemical cell comprising an anode compartment, an anode placed within the anode compartment, a cathode compartment, a cathode placed within the cathode compartment and the membrane between the compartments according to claim 1, 6, 7, 8, 9, 10, 17, 19, 20 or 22. 24· Werkwijze voor de elektrolyse van zoutoplossing in een chlooralkalicel, die een anode, een anode-compartiment, een kathode, een kathode-compartiment en een fluor bevattend kationuitwisse-25 lingsmembraan, dat de compartimenten scheidt, bevat voor het vormen van loog en chloor, met het kenmerk, dat men als membraan het membraan volgens conclusie 1, 6, 7, 8, 9, 10, 17, 19, 20 of 22 toepast. 8200153 1 1 1 1 124 · Method for the electrolysis of saline in a chlor-alkali cell containing an anode, an anode compartment, a cathode, a cathode compartment and a fluorine-containing cation exchange membrane separating the compartments to form caustic and chlorine characterized in that the membrane according to claim 1, 6, 7, 8, 9, 10, 17, 19, 20 or 22 is used as membrane. 8200153 1 1 1 1 1
NL8200153A 1981-01-16 1982-01-15 MEMBRANE, ELECTROCHEMICAL CELL, AND ELECTROLYSIS METHOD. NL8200153A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US22564281A 1981-01-16 1981-01-16
US22564281 1981-01-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8200153A true NL8200153A (en) 1982-08-16

Family

ID=22845651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8200153A NL8200153A (en) 1981-01-16 1982-01-15 MEMBRANE, ELECTROCHEMICAL CELL, AND ELECTROLYSIS METHOD.

Country Status (8)

Country Link
JP (1) JPS57137490A (en)
BE (1) BE891794A (en)
CA (1) CA1209528A (en)
DE (1) DE3201092A1 (en)
FR (1) FR2498197A1 (en)
GB (1) GB2091166B (en)
IT (1) IT1149559B (en)
NL (1) NL8200153A (en)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4531011A (en) * 1983-03-04 1985-07-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Alkyl perfluoro-omega-(2-iodoethoxy) compounds and vinyl ethers therefrom
JPS61130347A (en) * 1984-11-30 1986-06-18 Asahi Glass Co Ltd Novel double-layered diaphragm for electrolysis
JPS62247093A (en) * 1986-04-18 1987-10-28 Asahi Glass Co Ltd Novel multilayered diaphragm
US4954388A (en) * 1988-11-30 1990-09-04 Mallouk Robert S Fabric reinforced composite membrane
BR9000773A (en) * 1989-02-28 1991-01-22 Du Pont PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF A CATIO EXCHANGE MEMBRANE; PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF A COATED FABRIC; PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF A COATED YARN; CATION EXCHANGE MEMBRANE; PERFECT PROCESS FOR THE ELECTROLYSIS OF AN ALKALINE METAL HALIDE; CATION EXCHANGE FABRIC AND CATION EXCHANGE YARN
US5094895A (en) * 1989-04-28 1992-03-10 Branca Phillip A Composite, porous diaphragm
JP2753731B2 (en) * 1989-06-05 1998-05-20 旭化成工業株式会社 Preparation method of fluorine ion exchange membrane
US5547551A (en) 1995-03-15 1996-08-20 W. L. Gore & Associates, Inc. Ultra-thin integral composite membrane
USRE37307E1 (en) 1994-11-14 2001-08-07 W. L. Gore & Associates, Inc. Ultra-thin integral composite membrane
US6054230A (en) 1994-12-07 2000-04-25 Japan Gore-Tex, Inc. Ion exchange and electrode assembly for an electrochemical cell
EP0900249B1 (en) * 1996-04-30 2003-10-22 W.L. Gore & Associates, Inc. Integral multi-layered ion-exchange composite membranes
US6110333A (en) * 1997-05-02 2000-08-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Composite membrane with highly crystalline porous support
US6635384B2 (en) 1998-03-06 2003-10-21 Gore Enterprise Holdings, Inc. Solid electrolyte composite for electrochemical reaction apparatus
US6689501B2 (en) 2001-05-25 2004-02-10 Ballard Power Systems Inc. Composite ion exchange membrane for use in a fuel cell
US6613203B1 (en) 2001-09-10 2003-09-02 Gore Enterprise Holdings Ion conducting membrane having high hardness and dimensional stability
JP5173262B2 (en) * 2007-05-29 2013-04-03 日本ゴア株式会社 Method for producing solid polymer electrolyte membrane, solid polymer electrolyte membrane, membrane electrode assembly for solid polymer fuel cell, and solid polymer fuel cell
CN103938337A (en) * 2013-01-18 2014-07-23 东丽纤维研究所(中国)有限公司 Diaphragm cloth for water electrolyser and method for producing diaphragm cloth
EP3447177B1 (en) * 2016-04-18 2023-10-25 Toray Industries, Inc. Polyphenylene sulfide woven fabric for water electrolyser and manufacturing method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5171888A (en) * 1974-12-19 1976-06-22 Sumitomo Electric Industries Sekisokozokaranaru fuirumu oyobi sonoseizohoho
US4021327A (en) * 1975-04-29 1977-05-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Reinforced cation permeable separator
JPS53149881A (en) * 1977-06-03 1978-12-27 Asahi Glass Co Ltd Strengthened cation exchange resin membrane and production thereof
DE2844009A1 (en) * 1978-10-09 1980-04-17 Diamond Shamrock Corp PTFE-reinforced fluoro-polymer ion-exchange membrane - for cells producing chlorine and highly conc. alkali hydroxide

Also Published As

Publication number Publication date
GB2091166B (en) 1985-01-03
DE3201092A1 (en) 1982-10-21
IT1149559B (en) 1986-12-03
JPS57137490A (en) 1982-08-25
BE891794A (en) 1982-07-15
GB2091166A (en) 1982-07-28
IT8219139A0 (en) 1982-01-15
CA1209528A (en) 1986-08-12
FR2498197B1 (en) 1984-12-28
FR2498197A1 (en) 1982-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8200153A (en) MEMBRANE, ELECTROCHEMICAL CELL, AND ELECTROLYSIS METHOD.
US4437951A (en) Membrane, electrochemical cell, and electrolysis process
JP4361608B2 (en) Integrated multilayer ion exchange composite membrane
US4298697A (en) Method of making sheet or shaped cation exchange membrane
US4341605A (en) Process for cation permeable membrane with reinforcement fabric embedded therein and product thereof
US4324606A (en) Process for forming a reinforced membrane
US4272560A (en) Method of depositing cation exchange membrane on a foraminous cathode
KR101748516B1 (en) Fluorine-containing polymer, cation exchange membrane, and electrolysis vessel
US4399183A (en) Web-supported membrane
CA1178926A (en) Heat-treated fluorocarbon sulfonamide cation exchange membrane
NL8200152A (en) PROCESS FOR THE ELECTROLYSIS OF AN ALKALINE METAL CHLORIDE AND ELECTROCHEMICAL CELL.
US4990228A (en) Cation exchange membrane and use
JPS59174627A (en) No-reinforced membrane, electrochemical cell and electrolysis
JP2533778B2 (en) Reinforced ion exchange membrane and method for producing the same
US4988364A (en) Coated cation exchange yarn and process
JP2001323084A (en) Ion exchanging membrane
US4402785A (en) Apparatus for making a web-supported membrane
US4996098A (en) Coated cation exchange fabric and process
EP0056707B1 (en) Membrane, electrochemical cell, and electrolysis process
JPH0458822B2 (en)
CA2010843A1 (en) Cation exchange membrane reinforced with a cation exchange fabric
WO1982003868A1 (en) Method of making sheet or shaped cation exchange membrane
US4444638A (en) Electrochemical cell
JPH03130384A (en) Cation exchange membrane for electrolyzing alkali metal chloride
JPH0142292B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A85 Still pending on 85-01-01
BV The patent application has lapsed