[发明专利]一种微孔膜及纤维增强的多层含氟交联掺杂离子膜及其制备方法

权利要求书

1.一种微孔膜及纤维增强的多层含氟交联掺杂离子膜，是以含氟离子交换树脂形成的2-40层的多层膜，其中至少有1层具有交联网状结构、至少有1层是以微孔膜作为增强物的微孔增强膜、至少有1层添加具有保水功能或者质子交换功能的无机掺杂物、和至少有1层添加作为增强物的纤维；电导率40～150mS/cm，拉伸强度10～60MPa；总厚度10～300μm；

所述交联网状结构选自如下式(I)、(II)、(III)、(IV)或(V)所示的结构中的一种或几种：

其中，G₁＝CF₂或O，G₂＝CF₂或O，R_f是C2-C10全氟碳链；

其中，R为亚甲基或全氟亚甲基，n为0～10的整数；

所述的含氟离子交换树脂是由含氟烯烃、一种或几种含功能基团的含氟烯单体和一种或几种含交联位点的含氟烯单体共聚形成，或上述共聚物的混合物；EW值为700～1200；

含氟烯烃选自：四氟乙烯，三氟氯乙烯，三氟乙烯，六氟丙烯，或偏氟乙烯中的一种或几种；

含功能基团的含氟烯单体选自如下式(VI)、(VII)、或(VIII)所示的结构中的一种或几种：

R_f3CF＝CF(CF₂)_dY₂

(VII)

其中，a，b，c为0～1的整数，但不可同时为零；

d为0～5的整数；

n为0或1；

R_f1，R_f2和R_f3分别选自全氟烷基或氟氯烷基；

X选自F，Cl，Br，或I；

Y₁，Y₂，Y₃选自SO₂M、COOR₃、或PO(OR₄)(OR₅)，其中：

M选自F、Cl、OR、或NR₁R₂；所述R选自甲基、乙基或丙基，H、Na、Li、K或铵根；R₁和R₂分别选自H、甲基、乙基或丙基；R₃选自H、Na、Li、K、铵根、甲基、乙基、或丙基；R₄，R₅选自H、Na、Li、K、铵根，甲基、乙基、或丙基；

所述的含交联位点的含氟烯单体选自如下式(IX)或(X)所示的结构中的一种或几种：

F₂C＝＝＝CFR_f4Y₄

(IX)

其中，Y₄，Y₅可以分别选自Cl、Br、I、或CN；

a’，b’，c’分别为0或1，但a’+b’+c’≠0；

X₁选自F，Cl，Br，或I；

n’为0或1；

R_f4，R_f5，R_f6分别选自全氟烷基；

作为增强物的纤维选自玻璃纤维、氟碳聚合物纤维、陶瓷纤维、矿物纤维或氧化物纤维中的一种或几种；所述的玻璃纤维选自耐碱玻璃纤维、或无碱玻璃纤维；所述的氟碳聚合物纤维选自聚四氟乙烯纤维、聚全氟乙丙烯纤维或聚全氟丙基乙烯基醚纤维；所述的陶瓷纤维选自天然焦宝石纤维、或硅酸铝纤维；所述的矿物纤维选自石英纤维、碳化硅纤维、或玄武岩纤维；

增强纤维的直径为0.005μm～50μm，长度为0.05μm～300mm；增强纤维与含氟离子交换树脂的质量比为0.1～100∶100，

所述无机掺杂物选自：氧化物，正磷酸盐或缩聚磷酸盐，多酸、多酸盐及其水合物，硅酸盐，硫酸盐，亚硒酸盐和砷化物之一或组合；

所述的无机掺杂物的粒径为0.005～50μm，与含氟离子交换树脂的质量比为0.1～100∶100，

所述的微孔膜是有机微孔膜或无机微孔膜，微孔膜的孔径为0.1～1μm，厚度为5～100μm，孔隙率30～99％。