[发明专利]离子传导膜及其制备方法

权利要求书

1.一种新型离子传导膜，其特征在于：由全氟离子交换树脂基膜、多孔增强材料和全氟离子交换树脂微颗粒与无机化合物颗粒混合而成的表面层组成。

2.根据权利要求1所述的新型离子传导膜，其特征在于：所述的全氟离子交换树脂基膜是由以全氟磺酸树脂为主的树脂层和以全氟羧酸树脂为主的树脂层组成，以全氟磺酸树脂为主的树脂层厚度为30-300微米，以全氟羧酸树脂为主的树脂层厚度为2-30微米；以全氟磺酸树脂为主的树脂层是以质量比为100:0.1-100:10的全氟磺酸树脂和全氟羧酸树脂共混或共聚而成；以全氟羧酸树脂为主的树脂层是以质量比为100:0.1-100:10的全氟羧酸树脂和全氟磺酸树脂共混或共聚而成。

3.根据权利要求2所述的新型离子传导膜，其特征在于：全氟磺酸树脂的交换容量为0.8-1.5毫摩尔/克，全氟羧酸树脂的交换容量为0.8-1.2毫摩尔/克。

4.根据权利要求1所述的新型离子传导膜，其特征在于：全氟离子交换树脂微颗粒与无机化合物颗粒混合而成的表面层厚度为200纳米-100微米之间，表面层中全氟离子交换树脂微颗粒与无机化合物颗粒的质量比为1:100-100:1。

5.根据权利要求1所述的新型离子传导膜，其特征在于：无机化合物颗粒选自IV-A族、IV-B族、V-B族、铁、钴、镍、铬、锰或硼元素的氧化物、氢氧化物、氮化物中的一种或任意几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的新型离子传导膜，其特征在于：全氟离子交换树脂微颗粒为全氟羧酸树脂微颗粒或全氟磺酸羧酸共聚树脂微颗粒中的一种或两种与全氟磺酸树脂微颗粒的混合物；其中：全氟磺酸树脂微颗粒的质量百分比占混合物的95％-50％。

7.根据权利要求1、5或6所述的新型离子传导膜，其特征在于：表面层中的全氟离子交换树脂微颗粒，粒径范围为20纳米-10微米之间，全氟离子交换树脂微颗粒的离子交换容量介于0.01-1.5毫摩尔/克；表面层中的无机化合物颗粒粒径范围为20纳米-10微米之间。

8.根据权利要求1所述的新型离子传导膜，其特征在于：多孔增强材料为聚四氟乙烯无纺布，纤维交界处是搭接或融合在一起，多孔增强材料厚度介于1-200微米之间；聚四氟乙烯无纺布孔隙率介于20-99％之间。

9.一种权利要求1所述的新型离子传导膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)通过螺杆式挤出机共挤出的方式熔融流延成全氟离子交换树脂基膜，再将多孔增强材料浸泡在氟碳类溶剂中，超声处理1-2小时，取出干燥后再与全氟离子交换树脂基膜进行复合，在膜成型压辊间引入多孔增强材料，在辊间压力的作用下将多孔增强材料压入全氟离子交换树脂基膜中，从而获得全氟离子交换膜前体；

(2)将步骤(1)中制得的全氟离子交换膜前体转化为具有离子交换功能的全氟离子交换膜；

(3)将水和乙醇按照1:1重量比配成混合液，加入全氟离子交换树脂微颗粒与无机化合物颗粒混合物，在球磨机中均一化处理，形成分散液；

(4)将(3)中的分散液附着在步骤(2)得到的全氟离子交换膜表面，经干燥后形成成品。

10.根据权利要求9所述的新型离子传导膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中全氟离子交换树脂微颗粒是由树脂粒料在低温破碎装置中一次粉碎后，再在深冷装置中进行研磨得到的。