一种高支化复合型质子交换膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105670289A(43)申请公布日2016.06.15(21)申请号201610036436.5C08G75/23(2006.01)(22)申请日2016.01.20(71)申请人深圳大学地址518060广东省深圳市南山区南海大道3688号(72)发明人王雷谢惠雄张伯平倪江鹏刘东王列(74)专利代理机构深圳市君胜知识产权代理事务所44268代理人王永文刘文求(51)Int.Cl.C08L81/06(2006.01)C08L33/20(2006.01)C08J5/22(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图8页(54)发明名称一种高支化复合型质子交换膜及其制备方法(57)摘要本发明公开一种高支化复合型质子交换膜及其制备方法，本发明首先制备高支化磺化聚芳醚，然后对其掺杂聚丙烯腈，制得高支化磺化聚芳醚/聚丙烯腈质子交换膜。所述聚丙烯腈作为弹性体聚合物添加到高支化磺化聚芳醚中，可以改善膜的力学性能、降低膜的甲醇渗透性。同时，聚丙烯腈的耐化学性好，特别是在无机酸、过氧化氢和一般的有机试剂中均具有良好的耐化学性，从而有效提高高支化磺化聚芳醚/聚丙烯腈质子交换膜的氧化稳定性。另外，由于高支化磺化聚芳醚和聚丙烯腈均可溶于极性溶剂中，采用物理混合搅拌的方法进行掺杂，便于操作，易于实现。最后通过溶液浇筑的方法成膜，可制得寿命长和机械强度高的复合型质子交换膜材料。CN105670289ACN105670289A权利要求书1/1页1.一种高支化复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：A、首先制备高支化磺化聚芳醚；B、然后对高支化磺化聚芳醚掺杂聚丙烯腈，制得高支化磺化聚芳醚/聚丙烯腈质子交换膜。2.根据权利要求1所述的高支化复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤A具体包括：以4,4′-二氟二苯甲砜、双酚芴、磺化4,4′-二氟二苯甲酮和新型B3单体为原料，通过溶液缩聚的方法，制备高支化磺化聚芳醚。3.根据权利要求1所述的高支化复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤B具体包括：B1、将制备好的高支化磺化聚芳醚和聚丙烯腈混合并搅拌；B2、将混合的液体浇注在干燥、洁净的玻璃板上，然后真空干燥22~24h；B3、将干燥后得到的膜进行酸化处理，最后将膜用去离子水清洗多次，制得高支化磺化聚芳醚/聚丙烯腈质子交换膜。4.根据权利要求1所述的高支化复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述高支化磺化聚芳醚与聚丙烯腈的质量比为4~19:1。5.一种高支化复合型质子交换膜，其特征在于，采用如权利要求1~4任一所述的高支化复合型质子交换膜的制备方法制备而成。2CN105670289A说明书1/6页一种高支化复合型质子交换膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及质子交换膜燃料电池领域，尤其涉及一种高支化复合型质子交换膜及其制备方法。背景技术[0002]质子交换膜燃料电池是一种高效、低污染的能源技术，其核心部件质子交换膜一直是人们研究的热点。质子交换膜是质子交换膜燃料电池的关键材料之一，具有传导质子和将阴阳两极分开的双重功能，其性能直接影响到燃料电池的整体性能。目前国际上通用的质子交换膜是全氟磺酸型质子交换膜(如Nafion)。这类膜材料具有传导质子性能好、稳定性高、寿命长等优点，但同时存在价格昂贵、高温易失水、甲醇渗透性高等缺点。为寻找Nafion膜的替代品，人们研究制备出多种类型的聚合物膜，其中磺化聚芳醚（SPAEK）凭借其优异的热稳定性和导电性，被认为是最有前途的质子交换膜材料之一。但是，无氟型的磺化聚芳醚质子交换膜存在氧化稳定性差、寿命短等问题。因此，对低成本的磺化聚芳醚进行结构设计和性能改造，提高其综合性能，具有十分重要的应用价值和社会意义。[0003]长期以来，人们研究较多的是线型的磺化聚芳醚质子交换膜，但这些膜在使用过程中易氧化降解，导致膜材料的使用寿命难以满足燃料电池的要求。近来，交联也成为一种有效提高膜材料氧化稳定性的方法，但交联后，这些膜材料韧性降低，且通常不溶解，难以重新加工，因此限制其广泛产业化应用。支化结构的磺化聚芳醚聚合物与线性聚合物相比，有着更好的氧化稳定性，而且氧化稳定性随着支化度的提高而提高，另外不同于交联型聚合物，支化聚合物的溶解性好，能溶于一般的极性溶剂中，可重复加工使用。但是随着支化度的提高，其机械强度逐渐降低。[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。发明内容[0005]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高支化复合型质子交换膜及其制备方法，旨在解决现有支化结构的质子交换膜寿命短和机械强度低的问题。[0006]本发明的技术方案如下：一种高支化复合型质子交换膜的制备方法，其中，包括步骤：A、首先制备高支化磺化聚