[发明专利]基于亲水性多孔支撑体的复合质子交换膜的制备方法

摘要

本发明揭示了一种基于亲水性多孔支撑体的复合质子交换膜的制备方法，包括：称取设定质量的醋酸纤维素，倒入设定容器中，加入适当体积的溶剂；溶解后静止放置脱泡；将脱泡后的铸膜液流延至一平板表面，将其分布在平板上；待蒸发设定时间后，将刮制好的膜连同平板一起浸入凝固浴中成膜；溶剂清除干净后，将醋酸纤维膜烘干；将醋酸纤维膜浸入全氟磺酸树脂混合溶液中；将浸渍后的膜沥干附着的树脂溶液，烘干去除膜中的溶剂，得到以亲水醋酸纤维为支撑体的复合质子交换膜。本发明提出的基于亲水性多孔支撑体的复合质子交换膜的制备方法，所制备的以亲水性基体的复合质子交换膜的树脂分布均匀、填充量高、质子传导率、气体渗透小，机械强度好。

主权项

1.一种基于亲水性多孔支撑体的复合质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤S1、称取设定质量的醋酸纤维素，倒入烧杯或烧瓶中，加入适当体积的溶剂；同时开启电动搅拌机或磁搅拌进行低速搅拌，直至溶解完全，得到均匀透明的制膜液，醋酸纤维素的含量在5～15wt.％；溶解过程持续2～5个小时，静止放置自行脱泡或抽气脱泡；其中的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N‑甲基‑吡咯烷酮、丙酮中的一种或几种的混合溶液；步骤S2、将脱泡后的铸膜液流延至干净的平板表面，用刮膜器将其均匀地分布在玻璃板上，通过刮膜器来控制膜的厚度；在空气中放置1～10分钟后，将刮制好的膜连同玻璃板一起浸入凝固浴中，采用相转移法成膜；取下后用去离子水浸泡2～10小时，去除残留的溶剂；将醋酸纤维膜置于真空箱中烘干；醋酸纤维膜的厚度为10～80微米，孔隙率在80％；步骤S3、将醋酸纤维膜浸入全氟磺酸树脂混合溶液中，浸渍时间为5～10分钟，多次浸渍，直至膜透明；全氟磺酸树脂的含量为5～20wt.％，溶剂为水、乙醇、异丙醇中任一种或其混合物；为防止醋酸纤维膜因液体浸润而变形，将醋酸纤维膜的四周固定在夹具上，同时方便浸渍过程中操作；浸渍过程中，多次浸渍，在常压常温下进行，或借助真空负压促进浸渍过程；步骤S4、将浸渍后的膜沥干附着的树脂溶液，置于真空烘箱中烘干，去除膜中的溶剂，得到以亲水醋酸纤维为支撑体的复合质子交换膜；热处理温度在100～200℃之间，热处理温度不高于全氟磺酸树脂和醋酸纤维膜的玻璃化温度。