离子交换膜是离子膜法电解制碱技术的核心。这种离子膜是一种具有高化学稳定性，能耐氯、碱腐蚀的阳离子交换膜。在电解过程中，离子膜的一面是高温、高浓度酸性盐水和氯气；另一面则是高温、高浓度的碱液。除此以外，它还必须具备优越的电化学性能，较高的机械强度等。 
     什么材料能符合以上要求呢？现在看来，只有高分子材料才能胜任。 
     离子交换膜的内部具有极复杂的化学结构，例如，磺酸型阳离子交换膜的化学结构可以用下式表示：R—SO₃^-—H⁺（Na⁺），其中，R表示高分子结构。

  
     由于磺酸基具有亲水性能，因此膜在溶液中能够溶胀，而使膜体结构变松，形成许多微细弯曲的通道。这样，Na⁺就可以与溶液中的Na⁺进行交换并透过膜。而膜中的SO₃^-的位置固定，具有排斥Cl^-和OH^-的功能（见上图），使它们不能通过离子膜，从而获得高纯度的NaOH溶液。 
     目前使用的离子交换膜主要有全氟磺酸膜、全氟羧酸膜和全氟磺酸／羧酸复合膜等几种。