[发明专利]一种具有自修复能力的质子交换膜及其制备方法

摘要

本发明属于高分子复合材料和功能材料技术领域，具体为一种具有自修复能力的质子交换膜及其制备方法。本发明主要由两组份构成：自修复材料，包括但不限于聚乙烯醇、壳聚糖、聚乙烯醇缩糠醛/双马来酰亚胺交联聚合物等；质子导电材料，包括但不限于磷酸、硫酸、磺基琥珀酸、磺基苹果酸、全氟磺酸树脂、磺化聚苯并咪唑、磺化聚醚醚酮、磺化聚酰亚胺等。两种组分通过共混、共聚、互穿聚合物网络等方法复合后用现有工艺成膜。该膜具有良好的质子导电能力和自修复能力，当膜受损后，可以在水浸润、升温/降温循环等刺激下实现自修复，从而延长质子交换膜的寿命、扩大质子交换膜使用范围。本发明可使用在燃料电池、离子交换、催化剂等领域。

主权项

1.一种具有自修复能力的质子交换膜，其特征在于，由具有自修复功能的组分与具有质子传导能力的组分复合而成，复合方式可为互穿聚合物网络、共聚、共混；其中：所述具有自修复功能的组分，选自下述物料之一种或其中的几种：（1）富含氢键的聚合物；（2）可通过可逆化学键交联的聚合物体系；所述具有质子传导能力的组分，选自下述物料之一种或其中的几种：（1）无机质子酸；（2）有机酸；（3）磺化聚合物；其中，所述具有自修复功能的组分中，所述富含氢键的聚合物为聚乙烯醇或壳聚糖；所述可通过可逆化学键交联的聚合物体系为聚乙烯醇缩糠醛与双/多元马来酰亚胺体系，或双端呋喃基聚乙二醇与双/多元马来酰亚胺体系；所述具有质子传导能力的组分中，所述无机质子酸为硼酸、磷酸或硫酸，所述有机酸为磺基琥珀酸或磺基苹果酸；所述磺化聚合物为全氟磺酸树脂、磺化聚苯并咪唑、磺化聚醚醚酮、磺化聚酰亚胺或磺化聚苯乙烯；所述自修复在外界刺激下进行，所述外界刺激包括：高湿度环境、高温/低温循环、浸泡在水中、热压；所述具有自修复功能的组分和具有质子传导能力的组分的含量由具体选择的体系确定，分为两种：（1）两组份是不同物质的，具有自修复功能的组分质量分数为30%‑70%，而具有质子传导能力的组分质量分数为30%‑70%；（2）两组份是同种物质的，依据化学结构上起不同作用的基团数来调节自修复与质子交换能力两种功能的效果。