王學(xué)軍，張鐸，王麗，張永明

（1.含氟功能膜材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東桓臺(tái)256401；2.山東東岳高分子材料有限公司，山東淄博256401）

高性能氯堿膜系統(tǒng)創(chuàng)新研究

王學(xué)軍1，2，張鐸2，王麗1，2，張永明1，2

（1.含氟功能膜材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東桓臺(tái)256401；2.山東東岳高分子材料有限公司，山東淄博256401）

通過專用樹脂開發(fā)、層間結(jié)構(gòu)優(yōu)化、表面涂層3D打印、微觀通道構(gòu)建及水傳遞考察等，對(duì)新一代氯堿膜進(jìn)行了系統(tǒng)創(chuàng)新研究并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)形成了專利和標(biāo)準(zhǔn)組成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)將為氯堿膜的進(jìn)一步完善提供保障。

離子交換膜；氯堿；創(chuàng)新研究；國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

截至2016年底，中國(guó)燒堿總產(chǎn)能已達(dá)到3 945萬(wàn)t，其中，離子膜燒堿占比超過99%。中國(guó)幅寬1.35 m的氯堿用離子交換膜（以下簡(jiǎn)稱氯堿膜）于2009年9月22日在山東東岳集團(tuán)正式下線并成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，至今已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外完成工業(yè)替代超過30家，裝備規(guī)模超過30萬(wàn)t/a，既有鈉堿工藝也有鉀堿工藝，取得了理想的效果。DF988氯堿膜運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的為中鹽常州化工股份有限公司的一臺(tái)F2槽，連續(xù)運(yùn)行達(dá)到44個(gè)月，成為具有示范意義的國(guó)產(chǎn)氯堿膜應(yīng)用裝置。然而，隨著氯堿行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和企業(yè)節(jié)能減排壓力的不斷增加，應(yīng)用更加節(jié)能的膜極距電槽、配套帶有犧牲芯材的新一代氯堿膜已經(jīng)成為硬性需求。因此，研發(fā)生產(chǎn)低阻、高效、長(zhǎng)壽命的新一代氯堿膜已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急[1]。2010年至今，東岳持續(xù)進(jìn)行攻關(guān)投入，產(chǎn)品研發(fā)歷經(jīng)DF988、DF2801、DF2806系列離子膜，最新研制成功的DF2806氯堿膜綜合性能達(dá)到與市場(chǎng)主流離子膜基本相當(dāng)?shù)乃健?/p>

DF2806氯堿膜的研發(fā)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，采用了一系列創(chuàng)新技術(shù)。通過更優(yōu)化的全氟磺酸和羧酸樹脂結(jié)構(gòu)及匹配性保證在阻止氫氧根離子（OH-）滲透的前提下有更高的離子交換功能；通過提高纖維的取向結(jié)構(gòu)，提高增強(qiáng)材料模量，在保證膜強(qiáng)度的情況下，進(jìn)一步降低網(wǎng)線的橫截面積，降低膜電阻；通過在膜表面采用立體形貌修飾的納米效應(yīng)設(shè)計(jì)等手段使表面具有更好的脫氣性。通過新型成膜樹脂、纖維材料及無(wú)機(jī)涂層制備技術(shù)、膜結(jié)構(gòu)控制技術(shù)等多方面的綜合提升，實(shí)現(xiàn)高電密離子膜優(yōu)異的使用性能。

1 氯堿膜系統(tǒng)創(chuàng)新研究

1.1 專用樹脂開發(fā)

全氟磺酸樹脂和全氟羧酸樹脂是制造氯堿膜最重要的原材料。不同結(jié)構(gòu)的成膜樹脂對(duì)離子交換容量（IEC值，指每克樹脂中含有的離子交換基團(tuán)-SO3H的摩爾數(shù)，單位為mmol/g）、熔融指數(shù)（MI值，一定溫度壓力下的熔體流動(dòng)指數(shù)，單位為g/10 min）、含水率等具有不同程度的影響。全氟磺酸樹脂雖然具有低電阻特性，但阻擋氫氧根離子的反滲能力較差。將磺酸單體和羧酸單體共聚成新的成膜聚合物后可望解決這一問題。根據(jù)這一思路，東岳在反應(yīng)介質(zhì)、引發(fā)體系、氣液傳質(zhì)、封端處理和反應(yīng)控制等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究，保證了聚合物的結(jié)構(gòu)均一性和分子量的可控性，從而保障了膜材料在使用過程中的強(qiáng)度及尺寸穩(wěn)定性。通過將全氟羧酸結(jié)構(gòu)引入全氟磺酸樹脂，使全氟磺酸層部分獲得了阻擋氫氧根離子的功能，保證了更高的電流效率；而將全氟磺酸結(jié)構(gòu)引入全氟羧酸樹脂，使阻擋層的面電阻明顯下降，有利于槽電壓的降低，從而減少氯堿膜的整體電耗。尤其重要的是，通過這種互相引入，進(jìn)一步促進(jìn)了全氟磺酸樹脂和羧酸樹脂之間的相容性，提高了膜材料層間結(jié)合牢固度，加之無(wú)界面融合技術(shù)的應(yīng)用，使氯堿膜的抗剝離起泡性能更加突出。成膜樹脂結(jié)構(gòu)調(diào)控圖見圖1。

圖1 成膜樹脂結(jié)構(gòu)的調(diào)控

1.2 羧酸層分布

氯堿復(fù)合膜的磺酸層較厚，具有高的離子傳導(dǎo)性，能夠有效降低膜的電阻；羧酸層較薄，對(duì)Na+有高度的選擇性而阻擋OH-反滲，提高膜的電流效率。氯堿膜中羧酸層是一種弱酸性和親水性較差的膜，含水率低，但膜內(nèi)的固定離子濃度較高，因此電解的電流效率高達(dá)96%以上，產(chǎn)品中的燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)也可達(dá)到35%左右。羧酸層雖然可以保證較高的電流效率，但其厚度要保持在一個(gè)合適的范圍。羧酸層過薄不能有效發(fā)揮其對(duì)OH-反滲的阻擋作用，而羧酸層過厚又會(huì)使膜整體的面電阻顯著增大，最終導(dǎo)致電解工藝的電耗升高。新的加工設(shè)備就位后，已經(jīng)能夠在更加精準(zhǔn)的水平上控制羧酸層的厚度以及在整個(gè)橫截面上的均勻分布情況（見圖2），實(shí)現(xiàn)氯堿膜生產(chǎn)過程中羧酸層厚度和分布的平穩(wěn)和均勻，有效保證整個(gè)膜面的電流效率。

圖2 羧酸層和氯堿膜的厚度控制

1.3 厚度合理界定

膜材料的整體厚度既關(guān)系到膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和耐折耐破等機(jī)械性能，又對(duì)膜材料的微觀形態(tài)、傳質(zhì)性能等影響顯著。如何在機(jī)械性能和傳質(zhì)性能之間尋求相對(duì)的平衡，實(shí)現(xiàn)既能夠保證足夠的機(jī)構(gòu)強(qiáng)度，又能最大限度降低面電阻、提高傳質(zhì)效率，是需要反復(fù)衡量、不斷研究的技術(shù)問題。新一代氯堿膜的整體厚度既保證了較低的面電阻，又兼顧了良好的機(jī)械強(qiáng)度，在電耗和安全之間的平衡達(dá)到了一個(gè)嶄新的高度，見圖3。

1.4 表面涂層精準(zhǔn)設(shè)計(jì)

氯堿膜涂層的量與膜的面電阻、運(yùn)行過程中的槽電壓息息相關(guān)，見圖4。研究表明，涂層厚度對(duì)面電阻和槽電壓影響的并不是線性同步的。因此，涂層的厚度與用量并不是越多越好，也不是越少越好，而是存在一個(gè)最優(yōu)區(qū)間（B區(qū)）。通過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終在B區(qū)找到了最佳結(jié)合點(diǎn)。同時(shí)，涂層的厚度也與涂層成份關(guān)系密切，要保證涂層在厚度均勻的同時(shí)能夠與膜基質(zhì)產(chǎn)生足夠的結(jié)合強(qiáng)度，必須通過科學(xué)地設(shè)計(jì)和精準(zhǔn)地操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖3 氯堿膜厚度與面電阻、機(jī)械強(qiáng)度

圖4 氯堿膜的涂層量與槽電壓

氯堿膜材料表面的性能（如粗糙度、親水性、疏氣性、導(dǎo)電性、耐熱性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性及電化學(xué)活性等）取決于其表面結(jié)構(gòu)，因此，膜表面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與控制具有重要的意義。通過材料表面微結(jié)構(gòu)調(diào)控從而實(shí)現(xiàn)膜材料功能化是材料表面改性的一個(gè)研究熱點(diǎn)。涂層的結(jié)合包括：涂層與基體表面的結(jié)合及涂層中粒子與粒子的結(jié)合。前者的結(jié)合強(qiáng)度稱為結(jié)合力；后者的結(jié)合強(qiáng)度稱為內(nèi)聚力。熔融狀態(tài)的噴涂粒子在與基本表面碰撞時(shí)，其變形粒子與基體表面的凹凸粗糙發(fā)生作用，作用方式包括面機(jī)機(jī)械結(jié)合、物理結(jié)合、化學(xué)結(jié)合和顯微冶金結(jié)合。新一代氯堿膜的涂層與基體之間以物理結(jié)合為主，其他結(jié)合為輔。

經(jīng)過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和涂覆工藝，新一代氯堿膜的表面結(jié)構(gòu)具有更精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)，和更明顯的粗糙度，這對(duì)于有效提高氯堿膜在使用過程中的親水性和疏氣性具有顯著的效果。涂層使離子膜表面產(chǎn)生凹凸效果，可以快速釋放電解時(shí)生成的Cl2和 H2，有效降低槽電壓和電耗，有利于電壓及電槽內(nèi)部氣液兩相壓力的穩(wěn)定，為提高離子膜的性能及裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性起到了重要的作用。而且，通過采用特殊的溶液配方和熱處理工藝，賦予成型的3D立體結(jié)構(gòu)更好的機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，大大延長(zhǎng)了其工作壽命。

1.5 纖維網(wǎng)布創(chuàng)新

為了在提高膜的質(zhì)子傳導(dǎo)性能的同時(shí)保證膜的機(jī)械性能，一些增強(qiáng)技術(shù)得到了應(yīng)用。PTFE纖維編織網(wǎng)布目前也已經(jīng)成為一種“標(biāo)準(zhǔn)”的增強(qiáng)方法，國(guó)產(chǎn)氯堿膜同樣采用了網(wǎng)布增強(qiáng)技術(shù)。最新的氯堿離子膜一般均含有“犧牲芯材”，所謂“犧牲芯材”，是一種纖維，在膜制造過程中與增強(qiáng)纖維織在一起，膜成形后通過后處理可以被溶解掉，犧牲芯材原來(lái)所占據(jù)的位置，變?yōu)樗碗x子通道，也就是增加了單位面積上的鈉離子通過的通道，從而降低膜電壓，有犧牲芯材的膜適合于高電密自然循環(huán)槽。新型氯堿膜纖維網(wǎng)布與犧牲纖維見圖5。

圖5 新型氯堿膜纖維網(wǎng)布與犧牲纖維

新的增強(qiáng)網(wǎng)布采用了超細(xì)PTFE纖維，通過改進(jìn)紡織方式、優(yōu)化復(fù)合方法和膜內(nèi)位置，比上一代增強(qiáng)網(wǎng)布進(jìn)一步提高了開孔率，降低了對(duì)電流的阻擋，從而在保證膜材料強(qiáng)度的同時(shí)提高了氯堿膜的離子傳遞性能。

構(gòu)建高效可控的離子傳輸通道對(duì)膜分離、藥物控釋、能源新材料等領(lǐng)域發(fā)展具有重要促進(jìn)作用。而在微米-納米尺度上，響應(yīng)外部環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)識(shí)別、捕捉、可控傳輸特定離子或分子是熱點(diǎn)研究方向之一。新一代氯堿膜采用纖維模板法構(gòu)建微米尺度3D結(jié)構(gòu)的互穿網(wǎng)絡(luò)通道，見圖6。將精巧設(shè)計(jì)的橫縱向交錯(cuò)排列的纖維材料植入膜基體，在膜成型后將纖維材料處理掉，在膜內(nèi)形成具有微米多通道、微米孔徑和規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于膜內(nèi)部存在大量的微結(jié)構(gòu)，使得膜整體具有非常大的比表面積，實(shí)現(xiàn)更好的傳質(zhì)效果、傳熱能力他鹽水雜質(zhì)抵抗能力，從而明顯降低跨膜電壓，更適合于目前主流的膜極距高電密自然循環(huán)電解槽。

圖6 氯堿膜截面微觀通道SEM圖

1.6 離子通道構(gòu)建

按照氯堿膜制造的工藝過程，可以認(rèn)為在擠出加工、水解和后處理以及初步電解過程中逐步形成了“成熟”的離子通道。在擠出過程中，磺酸樹脂前體聚合物從固相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)熔融態(tài)，隨著螺桿運(yùn)動(dòng)，引起聚合物分子的剪切、松弛和蠕變。擠出后的分子鏈?zhǔn)艿嚼烊∠蚝屠鋮s收縮等，形成新的不平衡構(gòu)象。在適宜的水解轉(zhuǎn)型條件下，這種被迫的不穩(wěn)定的構(gòu)象將向自由的穩(wěn)定的構(gòu)象轉(zhuǎn)化，逐漸形成離子簇和結(jié)晶區(qū)等微觀結(jié)構(gòu)，并初步實(shí)現(xiàn)親水的離子簇區(qū)域。電解初期，在電場(chǎng)作用和水合離子定向移動(dòng)條件下，磺酸樹脂層內(nèi)部的功能基團(tuán)、分子側(cè)鏈等進(jìn)行進(jìn)一步的構(gòu)象轉(zhuǎn)換和調(diào)整形成親水離子簇區(qū)域，鄰近的離子簇之間形成疏水的分子疏松區(qū)域，從而在整個(gè)膜的法向方向形成彎曲的基本貫通的離子和水通道，容許水合離子以團(tuán)簇的形式通過。之后，在電解過程中形成穩(wěn)定而有序的納米級(jí)離子通道，見圖7。

圖7 細(xì)胞水通道和離子通道

氯堿膜是具有納米級(jí)孔結(jié)構(gòu)的致密薄膜。氯堿膜中存在的曲折貫通的微孔是電解質(zhì)液中的離子和水通過的通道。理解磺酸膜中的通道，對(duì)認(rèn)識(shí)氯堿膜以及其他分離膜的分離特性與工作機(jī)制具有一定的借鑒意義。在不同陰極液濃度條件下操作時(shí)測(cè)得的水傳遞數(shù)與堿中含鹽情況見圖8?？梢钥闯?，隨著陰極液濃度的升高，水傳遞數(shù)隨之減小同時(shí)堿中含鹽量迅速下降。這是因?yàn)閴A濃度的升高會(huì)導(dǎo)致離子膜陰極側(cè)孔隙收縮，羧酸層對(duì)陰離子阻擋性加強(qiáng)。

1.7 電解操作窗口

氯堿離子膜要在裝置中表現(xiàn)出最佳的運(yùn)行情況、最長(zhǎng)的運(yùn)行壽命、最優(yōu)的產(chǎn)品參數(shù)和最好的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，就必須對(duì)氯堿膜的最佳操作條件進(jìn)行深入研究。根據(jù)國(guó)產(chǎn)氯堿膜的運(yùn)行數(shù)據(jù)和特點(diǎn)，繪制了離子膜電解操作區(qū)域圖，見圖9。按照實(shí)際運(yùn)行情況，重點(diǎn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)操作最佳區(qū)進(jìn)行了規(guī)定和優(yōu)化。

圖9 氯堿膜電解操作區(qū)域圖

1.8 拓展應(yīng)用領(lǐng)域

離子膜電解法是一種綠色環(huán)保型技術(shù)，具有設(shè)備化程度高、操作自動(dòng)化和工藝連續(xù)化等特點(diǎn)，不但可以用于氯堿生產(chǎn)，更可以用于水處理、電化學(xué)合成和電化學(xué)分離純化等用途，具有反應(yīng)-分離過程耦合的特色和電流效率高的優(yōu)勢(shì)，符合節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展理念。除氯堿行業(yè)外，國(guó)產(chǎn)氯堿離子膜在醫(yī)療衛(wèi)生（如制備消毒劑）、海水淡化、有機(jī)酸合成（如富馬酸鈉電解制備反丁烯二酸）、有機(jī)酸純化（如丁二酸鈉鉀銨混合物電解制備純丁二酸）、季銨鹽電解（如四甲基氯化銨電解制備四甲基氫氧化銨）以及無(wú)機(jī)鹽電解（如鉻鹽電解生產(chǎn)重鉻酸鹽、硫酸銨電解制備過硫酸銨）等多個(gè)電化學(xué)領(lǐng)域也已實(shí)現(xiàn)小規(guī)模應(yīng)用。這些采用離子膜電解的綠色工藝將來(lái)有望取代高污染、高能耗和低效率的傳統(tǒng)工藝（如硫酸法重鉻酸鈉），具有良好的應(yīng)用前景。

1.9 構(gòu)建立體知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系

圍繞新一代氯堿膜，目前已經(jīng)形成了包括國(guó)家發(fā)明專利和PCT專利等多個(gè)核心專利，并以之為核心構(gòu)建了嚴(yán)密高效的專利保護(hù)網(wǎng)，已經(jīng)形成了較為系統(tǒng)的專利池布局。圍繞從小組件到整個(gè)材料系統(tǒng)、從制作方法到評(píng)價(jià)手段，從主要用途、用途拓展再到發(fā)散用途，形成從侵權(quán)舉證不容易到相對(duì)容易的專利保護(hù)體系。該專利技術(shù)所制造的離子膜除應(yīng)用于零極距離子膜燒堿、氧陰極電解外，還可以應(yīng)用到其他的電化學(xué)領(lǐng)域，如有機(jī)酸鹽電解純化制備高純有機(jī)酸（201210358526.8）、硫酸鹽電解氧化制備高純度過硫酸鹽（201210358490.3）以及擴(kuò)展的應(yīng)用領(lǐng)域如加濕除濕（201310517323.3、201310517322.9）等，上述技術(shù)作為系列專利亦已經(jīng)成功獲得授權(quán)。

通常，現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)往往同專利結(jié)合在一起，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的形成過程也伴隨著專利池的形成過程。在氯堿膜研發(fā)過程中，東岳也適時(shí)向全國(guó)分離膜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)申請(qǐng)并主持制定了相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2011年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)經(jīng)由[2011] 11號(hào)文下達(dá)了《氯堿工業(yè)用全氟離子膜通用技術(shù)條件》等3項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)通知。2013年起草完成此3項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并于2014年8月1日起實(shí)施。這一系列標(biāo)準(zhǔn)是世界上第一組關(guān)于氯堿全氟離子膜的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)保護(hù)中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、促進(jìn)對(duì)外貿(mào)易有重要意義。此外，又有一項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)下達(dá)制訂任務(wù)（國(guó)標(biāo)委綜合[2015]52號(hào)項(xiàng)目20151848-T-469），目前已經(jīng)形成報(bào)批稿上報(bào)。

2 創(chuàng)新平臺(tái)支撐

《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》提出“建立以企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，并將其作為全面推進(jìn)國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè)的突破口”。建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家是當(dāng)前國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的核心。東岳集團(tuán)在科技平臺(tái)建設(shè)方面穩(wěn)步推進(jìn)，2005年，“東岳集團(tuán)有限公司技術(shù)中心”就被國(guó)家發(fā)改委、科技部等五部委聯(lián)合認(rèn)定為國(guó)家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心；2006年，國(guó)家人事部批準(zhǔn)在東岳集團(tuán)設(shè)立國(guó)家博士后科研工作站；同期，東岳氟硅材料產(chǎn)業(yè)園入選全國(guó)首批18家“國(guó)家科技興貿(mào)出口創(chuàng)新基地”；2015年，科技部認(rèn)定批準(zhǔn)了39家國(guó)家示范型國(guó)際科技合作基地，東岳集團(tuán)“含氟功能材料國(guó)際合作示范基地”位列其中；2015年9月，“含氟功能膜材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”被科技部正式列入第三批企業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)名單（國(guó)科發(fā)基〔2015〕329號(hào)），意味著東岳的研究水平上了一個(gè)新臺(tái)階，為東岳從含氟原材料的研發(fā)制造向“高端氟材料專家和新材料、新環(huán)保、新能源解決方案提供商”的轉(zhuǎn)型奠定了基礎(chǔ)，標(biāo)志著東岳從基礎(chǔ)性研究到工程化的全產(chǎn)業(yè)鏈綜合性科技創(chuàng)新平臺(tái)初見規(guī)模。

3 結(jié)語(yǔ)

氯堿膜是氯堿行業(yè)的核心材料之一，《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖中，將“氯堿工業(yè)離子交換膜產(chǎn)品”作為“高性能分離膜材料”列入“9.2關(guān)鍵戰(zhàn)略材料”。工信部根據(jù)“十三五”規(guī)劃綱要和《中國(guó)制造2025》制定的“十三五”期間“新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南”中，明確將“全氟離子交換膜”列入“三、（二）關(guān)鍵戰(zhàn)略材料”。

國(guó)產(chǎn)氯堿膜在東岳歷經(jīng)十余年的發(fā)展，新一代氯堿膜已經(jīng)成功應(yīng)用于多臺(tái)工業(yè)裝置，綜合性能達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。與開發(fā)的第一代全氟離子膜（1.35 m寬）相比，新一代氯堿膜幅寬提高到了1.50 m，滿足了包括氯工程槽在內(nèi)的所有槽型。采用新一代樹脂和成膜技術(shù)，使膜材料厚度降低而強(qiáng)度仍能滿足工業(yè)應(yīng)用要求。在表面實(shí)現(xiàn)微納米級(jí)親水涂層改性，在內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)隧道式離子通道。這些手段將有效降低膜電阻，延長(zhǎng)膜的使用壽命（從3年提高到4～6年），提高膜的使用經(jīng)濟(jì)性。新一代的氯堿全氟離子膜將能夠在更高的電流密度下運(yùn)行，同時(shí)槽電壓不變甚至更低。同時(shí)，為保護(hù)氯堿膜相關(guān)的系統(tǒng)創(chuàng)新體系，構(gòu)建了嚴(yán)密高效的專利保護(hù)網(wǎng)并形成了系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。相信在依托國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等一系列創(chuàng)新平臺(tái)的基礎(chǔ)上，國(guó)產(chǎn)氯堿膜能夠進(jìn)一步創(chuàng)新升級(jí)、提高品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。

［1］王學(xué)軍，張棟梁，張正董等.國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室助推新一代氯堿膜產(chǎn)業(yè)化.中國(guó)氯堿，2016，（11）：39-43.

Systimetic innovation research on high performance membranes for chlor-alkali industry

WANG Xue-jun1，2，ZHANG Duo1，2，WANG Li1，2，ZHANG Yong-ming
（1.State Key Laboratory of Fluorinated Functional Membrane Materials，Huantai 256401，China；2.Shandong Dongyue Polymer Material Co.Ltd.,Zibo 256401，China）

The new membrane is industrialized based on systematical innovation research，including resin development，lamination optimization，3-dimentional coatings，micro-tunnels and water transfer.The intellectual property system is protected with authorized patents and national standards.The construction of state key lab will guarantee the perfection and improvement of the new generation of membranes.

ion-exchange membrane；chlor-alkali；innovation research；state key laboratory

TQ114.2

B

1009－1785(2017)07-0013-02

2017-04-30

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”專項(xiàng)（2016YFB0302003）；國(guó)標(biāo)委標(biāo)合[2015]52號(hào)項(xiàng)目（20151848-T-469）；山東省博士后創(chuàng)新項(xiàng)目專項(xiàng)資金項(xiàng)目（201401002）