[发明专利]一种半互穿网络结构质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种半互穿网络结构质子交换膜的制备方法，其特征在于，具体方案如下：

将磺酸型聚合物、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二苯甲酮溶解于极性溶剂中，将所获得的溶液在一定温度下加热使溶剂挥发，当溶剂残留量达到一定含量时，得到具有凝胶态的膜，将所得具有凝胶态的膜在紫外灯下照射一定时间，再由稀硫酸和水的浸泡除去所有剩余溶剂，并使所得的膜内全部磺酸根转换成酸的形式，得到一种半互穿网络结构质子交换膜。

2.根据权利要求1所述的一种半互穿网络结构质子交换膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）将磺酸型聚合物、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二苯甲酮溶解于极性溶剂中，溶解后将所得溶液倒入培养皿中，然后置入烘箱中干燥3～18小时，干燥温度为60℃～120℃，得到具有凝胶态的膜；

（2）将步骤（1）所制备得到的具有凝胶态的膜在暗箱式紫外交联仪中放置10min～30min，交联仪的功率为10W～100W，紫外波长254nm～365nm；

（3）将经步骤（2）处理后所得的膜产品在1mol/L的稀硫酸中浸泡24h，再用水洗去剩余硫酸，获得一种半互穿网络结构质子交换膜。

3.根据权利要求1或2所述的一种半互穿网络结构质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述磺酸型聚合物为具有质子交换功能的磺化非氟烃类聚合物。

4.根据权利要求3所述的一种半互穿网络结构质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述磺酸型聚合物为磺化聚醚砜、磺化聚苯醚、磺化聚磷腈、磺化聚酰亚胺和磺化聚醚醚酮中的一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的一种半互穿网络结构质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述的磺酸型聚合物的磺化度为40%～80%。

6.根据权利要求1或2所述的一种半互穿网络结构质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述磺酸型聚合物占总原料质量的50%～90%；所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和二甲基丙烯酸乙二醇酯分别占总原料质量的5%～45%，二苯甲酮占2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和二甲基丙烯酸乙二醇酯总质量的3%。

7.根据权利要求1或2所述的一种半互穿网络结构质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述极性溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种。

8.根据权利要求1或2所述的一种半互穿网络结构质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述溶解于极性溶剂中所得溶液的质量百分比浓度为5%～15%。

9.根据权利要求1或2所述的一种半互穿网络结构质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述具有凝胶态的膜中极性溶剂残留量为具有凝胶态的膜总质量的20%～80%。

10.一种半互穿网络结构质子交换膜，其特征在于：所述半互穿网络结构质子交换膜是通过权利要求1-9任意一项权利要求所述的方法制备得到的，所述半互穿网络结构质子交换膜的半互穿网络结构由聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的网络交联结构与磺酸型聚合物分子共混形成。