[发明专利]一种自组装层复合膜及其制备和应用

权利要求书

1.一种自组装层复合膜，其特征在于：所述的复合膜是以由有机高分子树脂或磺化有机高分子树脂中的一种或二种以上为原料制备而成的多孔膜为基体，基体经过溶胀剂溶胀后，然后以阳、阴离子高分子树脂通过静电引力自组装于基体表面依次逐层交替而成，自组装层数为1～60层，其中每层自组装层由单层阳离子树脂组装层或单层阴离子树脂组装层构成。

2.根据权利要求1所述的自组装层复合膜，其特征在于：所述基体表面是基体外表面和内表面。

3.根据权利要求1所述的自组装层复合膜，其特征在于：所述的有机高分子树脂为聚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚酮类、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯并咪唑或聚乙烯吡啶；磺化高分子树脂为磺化聚砜、磺化聚酰亚胺、磺化聚醚酮类或磺化聚苯并咪唑；

所述多孔膜的孔径尺寸为0.05～100nm，孔隙率为5～90%，厚度为20～500μm。

4.根据权利要求1所述的自组装层复合膜，其特征在于：所述的溶胀剂为水、甲醇、乙醇、乙二醇或异丙醇中的一种或二种以上。

5.根据权利要求1所述的自组装层复合膜，其特征在于：所述阳离子高分子树脂为聚二丙烯基二甲基氯化铵、聚丙烯氯化铵或聚季铵盐；所述阴离子高分子树脂为磺化聚醚醚酮、磺化聚砜、磺化聚醚砜、磺化聚苯乙烯或聚丙烯酸。

6.一种权利要求1所述复合膜的制备方法，其特征在于：

所述复合膜采用如下步骤制备：

（1）将有机高分子树脂或磺化有机高分子树脂溶解在有机溶剂中，在温度为20～100℃下充分搅拌0.5～10h制成共混溶液；其中有机高分子树脂或磺化高分子树脂浓度为5～70wt%之间；

上述溶剂中还可加入易挥发性溶剂，形成混合溶剂，易挥发性溶剂在混合溶剂中的浓度为0～50wt%；

（2）将步骤（1）制备的共混溶液倾倒在无纺布基底或直接倾倒在玻璃板上，挥发溶剂0～60秒，然后将其整体浸渍入树脂的不良溶剂中5～600s，在-20～100℃温度下制备成多孔膜；膜的厚度在20～500μm之间；

（3）将阴、阳离子高分子树脂分别溶于水中，并搅拌0.5～5h分制成含阴离子树脂的水溶液和阳离子树脂的水溶液；其中高分子树脂的浓度在0.1～20wt%之间；

（4）将步骤（2）制备的多孔膜置于溶胀剂中浸泡1-60min，取出后浸于含阳离子树脂的水溶液中，静置0.5～60min，待阳离子树脂充分吸附于多孔膜表面和孔内，形成单层阳离子组装层；

（5）取出步骤（4）中表面为阳离子组装层的多孔膜，以去离子水洗涤，除去未形成吸附而残留在膜表面的阳离子树脂；得到具有单层阳离子树脂组装层的复合膜；

（6）将步骤（5）清洗后的阳离子组装层的多孔膜置于溶胀剂中浸泡1-60min，取出后浸于含阴离子树脂的水溶液中，静置0.5～60min，待阴离子树脂充分吸附于多孔膜表面和孔内，形成单层阴离子组装层；

（7）取出步骤（6）中表面为阴离子组装层的多孔膜，以去离子水洗涤，除去未形成吸附而残留在膜表面的阴离子树脂；

（8）重复1次以上步骤（4）～（7）过程，制备得与所需层数为2-60的自组装层复合膜。

7.根据权利要求8所述复合膜的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为DMSO、DMAC、NMP、DMF中的一种或二种以上；所述易挥发性非溶剂为甲醇、四氢呋喃或正己烷中一种或二种以上；树脂的不良溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种或二种以上。

8.一种权利要求1所述复合膜的应用，其特征在于：所述复合膜作为隔膜用于液流储能电池中，液流储能电池包括全钒液流储能电池、钒/溴液流储能电池、锌/铈液流储能电池或铁/铬液流储能电池。