[发明专利]一种质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将二羧基二苯醚、四氨基联苯、五氧化二磷与甲基磺酸混合形成第一混合溶液；

将改性石墨烯加入N,N-二甲基甲酰胺中形成第二混合溶液；

将所述第二混合溶液加入所述第一混合溶液，加热后得到改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑聚合物；

对所述改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑聚合物通过溶液浇铸工艺形成改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑膜；以及

将所述改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑膜浸泡于磷酸溶液中，干燥后得到所述质子交换膜；

其中所述改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑聚合物具有如式(I)的化学式：

式(I)；式(I)中虚线连接的N-H-O表示酸碱相互作用(Acid-base interaction)。

2.如权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述改性石墨烯的制备包括以下步骤：

将对苯乙烯磺酸钠、丙烯酸与醋酸铜加入石墨烯水溶液中搅拌形成第三混合溶液；以及

对所述第三混合溶液实施辐射接枝工艺，得到所述改性石墨烯。

3.如权利要求2述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述辐射接枝工艺使用钴60γ-射线作为放射源。

4.如权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：

提供另一个所述第一混合溶液，加热所述另一个第一混合溶液得到含醚键聚苯并咪唑聚合物；

将所述含醚键聚苯并咪唑聚合物与致孔剂加入N,N-二甲基甲酰胺中形成第四混合溶液；

对所述第四混合溶液实施浇铸工艺于所述改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑膜，干燥后形成多孔性含醚键聚苯并咪唑膜；以及

提供另一个所述改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑聚合物，对所述另一个改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑聚合物实施浇铸工艺于所述多孔性含醚键聚苯并咪唑膜，干燥后得到所述质子交换膜。

5.如权利要求4所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述致孔剂选自葡萄糖、磷苯二甲酸二乙酯、磷苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯以及聚乙二醇构成的群组。

6.如权利要求4所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述多孔性含醚键聚苯并咪唑膜的磷酸吸收量介于226％至331％。

7.如权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将所述改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑膜浸泡于交联剂溶液，干燥后得到交联改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑膜。

8.如权利要求7所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述交联剂溶液的制备方法包括以下步骤：

将四氨基联苯、五氧化二磷、多聚磷酸、溴甲基苯甲酸甲酯与水混合形成第五混合溶液与固体析出物；

过滤所述第五混合溶液，得到所述固体析出物；以及

将所述固体析出物加入N,N-二甲基甲酰胺中，并实施过滤工艺后得到所述交联剂溶液。

9.如权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述溶液浇铸工艺还包括以下步骤：

将所述改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑聚合物与助溶剂加入氯化锂中，得到改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑溶液；以及

对所述改性石墨烯含醚键聚苯并咪唑溶液实施浇铸工艺。

10.如权利要求9所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述助溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜以及N-甲基甲酰胺构成的群组。

11.如权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述质子交换膜的辐射接枝率介于0.07％至6.53％。

12.如权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述质子交换膜的拉伸强度介于27.1MPa至38.5MPa。