[发明专利]一种全氟磺酸离子交换膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种全氟磺酸离子交换膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将全氟磺酸醚单体、链转移剂、引发剂和乳化剂在机械搅拌下分散到去离子水中进行乳液聚合，在真空或惰性气体氛围中70-100℃条件下反应18-52h，然后加入交联剂继续搅拌反应，乳液聚合结束前冷却，通空气，停止反应；

（2）将步骤（1）所得中间产物离心，除掉上层清液，将下层有机相洗涤，将洗涤后产物于有机溶剂中加热至完全溶解得全氟磺酸树脂溶液；

（3）将步骤（2）中得到的全氟磺酸树脂溶液倒至平板模具上通过流延浇铸法制成全氟磺酸离子交换膜；

所述全氟磺酸醚单体与链转移剂的摩尔比为（90-300）：1；引发剂与链转移剂的摩尔比为1：（1-5）；乳化剂占全氟磺酸醚单体摩尔量的1.5-2.5%，交联剂与链转移剂的摩尔比为（1.5-5）：1；链转移剂为二硫代酯、三硫代碳酸酯或黄原酸酯中的一种；所述交联剂为全氟二乙烯基苯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）还包括：在加入交联剂搅拌反应后，再加入过量引发剂继续搅拌反应，加入的过量引发剂与链转移剂的摩尔比为（5-50）:1。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，引发剂与链转移剂的摩尔比为1：3。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）反应温度为80℃。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的链转移剂为1-氰基-1-苯基乙基二硫代苯酯、二硫代苯甲酸异丙苯酯、二硫代苯甲酸异丙基氰酯、4-氰基-4’-(乙基硫烷基硫羰基)硫烷基戊酸、4-氰基-4’-(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基戊酸、2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、4-氰基-4’-(异丙基氧烷基硫羰基)硫烷基戊酸或二硫化甲基异丙基黄原酸酯中的一种。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的全氟磺酸醚单体为全氟[2-(1-氟磺酰乙氧基)-乙基乙烯基醚]、全氟[2-(1-氟磺酰二乙氧基)-丙基乙烯基醚]或全氟[2-(1-氟磺酰乙氧基)-丙基乙烯基醚]中的一种。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的乳化剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、全氟烷基羧酸、全氟烷基羧酸钠盐、全氟烷基羧酸钾盐中的一种。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化物引发剂、氧化还原引发剂或偶氮类引发剂中的一种。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）有机溶剂为二甲基亚砜、N,N’-二甲基甲酰胺、间甲酚或N-甲基吡咯烷酮中的一种。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）具体为：将全氟[2-(1-氟磺酰乙氧基)-丙基乙烯基醚]、链转移剂、偶氮二异丁腈和乳化剂在机械搅拌下分散到占单体质量十倍的去离子水中，在惰性气体保护下70-100℃反应18-52h，加入全氟二乙烯基苯继续搅拌20-40min，再向反应体系中加入过量偶氮二异丁腈继续搅拌1-3h，降温，通空气，停止反应。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）具体为：将步骤（1）所得中间产物离心后除掉上层清液，下层有机相先用去离子水洗涤，再用二甲基亚砜洗涤，然后将所得产物转移并加入二甲基亚砜溶剂，惰性气体保护下加热至完全溶解，得到全氟树脂溶液。

12.权利要求1-11任一种方法制备的全氟磺酸离子交换膜。

13.权利要求1-11任一种方法制备的全氟磺酸离子交换膜在液流电池中的应用。