[发明专利]一种复合型质子交换膜及其制备方法

摘要

本发明公开一种复合型质子交换膜及其制备方法，其包括步骤：首先制备高支化磺化聚芳醚；然后对高支化磺化聚芳醚掺杂聚四氟乙烯，制得复合型高支化磺化聚芳醚/聚四氟乙烯质子交换膜。本发明所述聚四氟乙烯具有优异的化学稳定性和机械性能，将多孔的聚四氟乙烯膜作为增强体聚合物与高支化磺化聚芳醚制备复合膜，可以改善膜的力学性能，进一步提高膜的氧化稳定性。另外，由于添加表面活性剂，提高界面结合，从而制得机械性能高和氧化稳定性优异的复合型质子交换膜。

主权项

1.一种复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：A、首先制备高支化磺化聚芳醚；B、然后对高支化磺化聚芳醚掺杂聚四氟乙烯，制得复合型高支化磺化聚芳醚/聚四氟乙烯质子交换膜；所述高支化磺化聚芳醚的支化度为10%;步骤A具体包括：以4,4′‑二氟二苯甲砜、双酚芴、磺化4,4′‑二氟二苯甲酮和B3单体为原料，通过溶液缩聚的方法，合成高支化磺化聚芳醚；所述通过溶液缩聚的方法，合成高支化磺化聚芳醚包括：在磁力搅拌器上安装带有回流装置和分水装置的三口烧瓶，并将三口烧瓶置于油浴锅中；依次加入0.254g 4,4′‑二氟二苯甲砜、1.400g双酚芴、1.013g 磺化4,4′‑二氟二苯甲酮、0.312g B3单体、0.828g碳酸钾、10mL N,N‑二甲基乙酰胺溶液和8mL甲苯溶液；缓慢升温到140℃，并恒温回流4h，然后升高温度至170℃，反应3h；冷却至室温得粘稠固体，将粘稠固体用N,N‑二甲基乙酰胺溶液稀释后，逐滴滴加到盐酸水溶液中得到沉淀，过滤；过滤后得到的固体在110℃的真空干燥箱中干燥24h，得到高支化磺化聚芳醚；步骤B具体包括：B1、将表面活性剂溶于高支化磺化聚芳醚的溶液中；B2、将含有表面活性剂的高支化磺化聚芳醚溶液浇注在多孔聚四氟乙烯膜上，然后烘干，制得高支化磺化聚芳醚/聚四氟乙烯质子交换膜；所述B1具体包括：称量2.5g支化度为10%的高支化磺化聚芳醚，称量表面活性剂Triton® X‑100，称量后置于100mL烧杯中，加入20mL N,N‑二甲基乙酰胺溶液，搅拌6h，溶解聚合物和表面活性剂，得到混合液体；所述B2具体包括：将多孔的聚四氟乙烯膜裁剪成15cm × 15 cm大小，用乙醇清洗，在室温下烘干；将经过处理后的多孔聚四氟乙烯膜铺平、展开在干燥洁净的玻璃板上，将B1制备的混合液体浇注在多孔聚四氟乙烯膜上，涂抹均匀，在70℃真空烘箱中干燥24h；将干燥后制得的膜浸泡在1mol/L的硫酸溶液中12h，进化酸化处理，使H+置换出Na+，最后将膜样品用去离子水清洗多次，制得高支化磺化聚芳醚/聚四氟乙烯质子交换膜，并保存在去离子水中。