Патент на изобретение №2224583
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) МЕМБРАНА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ
(57) Реферат: Изобретение относится к технологии изготовления мембран и может быть использовано в производстве топливных элементов, высокопроизводительных конденсаторов, оборудования для диализа и ультрафильтрации. Мембрана толщиной по крайней мере 5 мкм получена из композиции, содержащей 30-99,5 мас.% сульфированного ароматического полиэфиркетона, обладающего ионообменной емкостью от 1,3 до 4,0 мг-экв (-SO3H)/г полимера, и 0,5-70 мас.% полибензимидазола в органическом растворителе. Мембрана обладает ионной проводимостью, измеренной в контакте с жидкой водой при комнатной температуре с помощью 4-Pol импедансспектроскопии при фазовом угле  <1 , не менее 50 мСм/см. 2 с. и 15 з.п.ф-лы, 1 табл.
Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)т
Формула изобретения 1. Мембрана, содержащая 30-99,5 мас.% сульфированного ароматического полиэфиркетона, который обладает ионообменной емкостью от 1,3 до 4,0 мг-экв (-SO3H)/г полимера, и 0,5-70 мас.% полибензимидазола, полученная способом, включающим следующие приемы: а) получение раствора, содержащего 30-99,5 мас.% сульфированного полиэфиркетона и 0,5-70 мас.% полибензимидазола путем растворения соли сульфированного полиэфиркетона и полибензимидазола в пригодном органическом растворителе, b) изготовление мембраны с толщиной, по крайней мере, 5 мкм с помощью раствора, полученного согласно приему а) посредством известных способов, с) промывание мембраны, полученной согласно приему b), водой или разбавленной 0,1-20%-ной кислотой, причем указанная мембрана обладает ионной проводимостью, измеренной в контакте с жидкой водой при комнатной температуре с помощью 4-Ро1 импедансспектроскопии при фазовом угле | |<1, не менее 50 мСм/см.
2. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она обладает толщиной, по крайней мере, 30 мкм.
3. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она обладает Е-модулем (определенным как подъем касательной при 1,2 МПа) в сухом состоянии при 23С и 50% отн. влажности по крайней мере 600 МПа.
4. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она обладает Е-модулем (определенным как подъем касательной при 1,2 МПа) в воде при 60С, по крайней мере, 90 МПа и относительным удлинением при разрыве свыше 200%.
5. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она имеет остаточное содержание растворителя менее чем 0,5 мас.%.
6. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что сульфированный полиэфиркетон содержит повторяющиеся элементы формулы I
где Аr1 и Аr2 являются независимо друг от друга двухвалентными ароматическими или гетероароматическими остатками, замещенными в случае необходимости в зависимости от условий использования одной или более инертными одновалентными органическими группами, и причем, по крайней мере, часть остатков Ar1 и Ar2 замещена остатками формулы -(SO3)wM, причем М является катионом металла валентности w или катионом аммония, и w означает целое число 1 или 2.
7. Мембрана по п.6, отличающаяся тем, что Аr1 и Аr2 являются нафтиленом или, особенно, фениленом.
8. Мембрана по п.6, отличающаяся тем, что Аr1 и Аr2 замещены от одной до четырех аминогруппами, спиртовыми группами, группами простых эфиров, алкильными группами, арильными группами, сульфонильными группами, фосфонильными группами, карбонильными группами, нитрогруппами, карбоксильными группами, и/или атомы азота полибензимидазола замещены этими группами.
9. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что полибензимидазол содержит повторяющиеся структурные элементы формулы II
где Аr’’ является четырехвалентным ароматическим остатком;
Ar’ является двухвалентным ароматическим остатком;
R является водородом или одновалентным инертным органическим остатком.
10. Мембрана по п.9, отличающаяся тем, что Ar’’ означает 1,2,4,5-фенилен или 3,4,3’,4’ бифенилен, Ar’ означает 1,3- или 1,4-фенилен и R является водородом.
11. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сульфированного ароматического полиэфиркетона используется полимер типа полиэфиркетон, который обладает ионообменной емкостью от 1,3 до 4,0 мг-экв (-SO3H)/г полимера.
12. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что сульфированный полиэфиркетон используется в форме литиевой, натриевой, калиевой или аммониевой соли.
13. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что доля полибензимидазола в зависимости от степени сульфирования сульфированного полиэфиркетона выбирается по следующей формуле III:
Массовый процент полибензимидазола =
при этом x означает ионообменную емкость сульфированного полиэфиркетона в мг-экв (SO3H)/г полимера.
14. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что раствор, полученный согласно приему а), обладает вязкостью 500-5000 мПа (измеренной при 80С в растворе полимеров в NMП (N – метилпирролидоне) ротационном вискозиметром по Сouette).
15. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что согласно приему с) используется азотная кислота, серная кислота или фосфорная кислота.
16. Мембрана по любому из пп.1-11, предназначенная для топливных элементов, в частности для прямых метанольных топливных элементов.
17. Мембранно-электродный узел, содержащий мембрану по любому из пп.1-16.
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 27.10.2005
Извещение опубликовано: 20.10.2006 БИ: 29/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
