[发明专利]聚甲基丙烯酸填充咪唑微囊-磺化聚醚醚酮复合膜及制备

权利要求书

1.一种聚甲基丙烯酸填充咪唑微囊填充磺化聚醚醚酮复合膜，其特征在于，该复合膜是由填充有聚甲基丙烯酸的咪唑微囊与55%~72%磺化度的磺化聚醚醚酮按质量比为0.025~0.2:1形成厚度为52-72 μm复合膜，聚甲基丙烯酸填充的咪唑微囊的壳层厚度30~120nm，内腔尺寸为100~400nm。

2.一种按权利要求1所述的聚甲基丙烯酸填充咪唑微囊-磺化聚醚醚酮复合膜的制备方法，其特征在于包括以下过程：

1）磺化聚醚醚酮的制备：

将聚醚醚酮颗粒溶于质量浓度为98%的硫酸中，配制成质量浓度为14~18%的聚醚醚酮硫酸溶液，置于40~50 ^oC水浴中进行磺化反应9~13 h，将得到的红褐色粘稠状反应物沉淀于冷水中，经过滤后再用去离子水冲洗至pH为7，置于空气中干燥24 h后得到干燥的磺化度为55%~72%的磺化聚醚醚酮；

2）聚甲基丙烯酸填充咪唑微囊的制备：

（1）将甲基丙烯酸与乙腈按体积比0.005~0.5：1混合，超声分散5 min后，按甲基丙烯酸的质量2%向混合液中加入偶氮二异丁腈引发剂，在温度90 ^oC ~100 ^oC条件下沉淀共蒸馏反应1~2 h，用去离子水洗涤干燥后得到未交联的聚甲基丙烯酸微球；

（2）将步骤（1）所制备的未交联的聚甲基丙烯酸微球加入到乙腈中，形成浓度为0.00125~0.005 g/mL的分散液，向分散液中按乙腈体积分数的0.375~1.25%加入1-乙烯基咪唑单体，然后按与1-乙烯基咪唑体积比1:1加入二甲基丙烯酸乙二醇酯交联剂，按1-乙烯基咪唑和二甲基丙烯酸乙二醇酯总质量的2%加入偶氮二异丁腈引发剂，在温度90~100 ^oC下回流1~1.5 h，得到咪唑壳层包裹聚甲基丙烯酸的微球，将微球在去离子水中浸泡24~48 h得到聚甲基丙烯酸填充咪唑微囊，记作IMCs-PMAA；

3）复合膜的制备：

按步骤2）制得的聚甲基丙烯酸填充咪唑微囊与步骤1）制得的磺化聚醚醚酮质量比0.025~0.2:1，首先将聚甲基丙烯酸填充咪唑微囊超声分散到N,N-二甲基甲酰胺中，得到分散液，然后将该分散液与磺化聚醚醚酮相混合，在室温下搅拌24 h，静置1 h脱泡得到均质铸膜液，将所得铸膜液流延于干净的玻璃板上，于60 ^oC下干燥12 h后升温至80 ^oC继续干燥12 h后成膜，将所制备的膜浸泡在2 M的盐酸溶液中48 h，使其充分酸化，然后用去离子水反复冲洗至pH为7，最后真空干燥24 h得到厚度为52-72 μm的聚甲基丙烯酸填充咪唑微囊-磺化聚醚醚酮复合膜。

3.一种按权利要求1所述的聚甲基丙烯酸填充咪唑微囊-磺化聚醚醚酮复合膜或按权利要求2所述的方法制备的聚甲基丙烯酸填充咪唑微囊-磺化聚醚醚酮复合膜，用作直接甲醇燃料电池质子交换膜，该质子交换膜的甲醇渗透率为～cm²/s，质子传导率为～S cm^-1。