[发明专利]一种基于半互穿网络的增强型复合质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种基于半互穿网络的增强型复合质子交换膜，其特征在于该复合质子交换膜是在聚苯并咪唑类聚合物链上引入双键基团，然后与全氟磺酸树脂的溶液共混，再使用含有双键类单体作为交联剂使其交联而得到，其原料组成包括：

聚苯并咪唑                      1份，按重复单元摩尔数计

全氟磺酸树脂                    0.2-9份，按重复单元摩尔数计，

卤代甲基烯烃                    0.2-1份，按摩尔数计，

乙烯基交联剂                    0.2-1份，按摩尔数计，

有机溶剂                        160-500份，按摩尔数计，

引发剂                          0.05-1份，按摩尔数计，

其制备方法步骤如下：

(1)将全氟磺酸树脂浸泡在氢氧化钠溶液中，22-26小时后取出烘干至恒重，然后在140-180℃溶解于有机溶剂中，形成浓度均匀溶液，每100ml有机溶剂中全氟磺酸树脂的加入量为0.5-3g；

(2)将聚苯并咪唑在140-180℃温度下溶解于有机溶剂中，每100ml有机溶剂中聚苯并咪唑的加入量为0.5-3g；接着在惰性气氛和80-90℃下往上述溶液中加入氢化钠，搅拌均匀，得到离子化的聚苯并咪唑溶液；然后在惰性气氛下和80-90℃下往上述的离子化聚苯并咪唑溶液中加入卤代甲基烯烃，搅拌均匀，所得溶液在己烷中沉淀、过滤，用去离子水洗涤至中性，干燥，即得到改性后的聚苯并咪唑；其中：聚苯并咪唑与全氟磺酸树脂的质量比为1∶4～1∶1，氢化钠与聚苯并咪唑的摩尔比为2∶1～10∶1，卤代甲基烯烃与聚苯并咪唑的摩尔比为1∶1～3∶1；

(3)将步骤(2)所得的改性聚苯并咪唑溶解于有机溶剂中，加入乙烯基交联剂和引发剂，室温下与步骤(1)所得全氟磺酸树脂溶液搅拌混合，得到均匀溶液；乙烯基交联剂与聚苯并咪唑的摩尔比为1∶3～1∶1，引发剂与聚苯并咪唑的摩尔比为0.05∶1～1∶1；

(4)将上述混合后的溶液在聚四氟乙烯板上浇铸成膜，在真空干燥箱中，在110-130℃温度下烘干20-28小时，得到钠盐型的具半互穿网络结构的聚苯并咪唑/全氟磺酸树脂复合膜；

(5)将步骤(4)所得复合膜浸泡在质量浓度为10％的稀盐酸溶液中24小时后取出水洗并烘干至恒重，即得到所需产品；

其中：所述乙烯基交联剂为二乙烯基苯。

2.根据权利要求1所述的基于半互穿网络的增强型复合质子交换膜，其特征在于所述卤代甲基烯烃为脂肪族或芳香族烯烃，并带卤代甲基。

3.根据权利要求1所述的基于半互穿网络的增强型复合质子交换膜，其特征在于所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中任意一种或两种的混合液。

4.根据权利要求1所述的基于半互穿网络的增强型复合质子交换膜，其特征在于所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化物中任意一种。