[发明专利]一种高压静电纺丝法制备阳离子交换膜的方法

权利要求书

1.一种高压静电纺丝法制备阳离子交换膜的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)制备共聚物

将含磺酸基聚合单元和含羟基聚合单元两种单体分别减压蒸馏，除去阻聚剂；将含磺酸基聚合单元、含羟基聚合单元和溶剂去离子水加入三颈烧瓶中制备共聚物；

2)配制纺丝液

将共聚物加入溶剂中机械搅拌配制得到纺丝液，配制的纺丝液浓度为5～30wt％；

3)制备阳离子交换膜

将步骤2)中得到的纺丝液电纺得到纳米纤维无纺布，静电纺参数为电压为1～20kV，溶液流速为0.1～1.5mL·h^-1，喷头与接收物间的距离为1～20cm；将纳米纤维无纺布的磺酸钠进行酸化处理后，再对其羟基进行化学交联得到致密的阳离子交换膜；步骤1)中，所述的含磺酸基聚合单元是指对苯乙烯基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、甲代烯丙基磺酸钠、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸钠盐中的任意一种；所述的含羟基聚合单元是指甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、2-羟甲基丙烯酸乙酯中的任意一种；所述的含磺酸基聚合单元和含羟基聚合单元通过自由基聚合生成无规共聚物或活性自由基聚合生成嵌段共聚物；步骤2)中，所述的溶剂为水、四氢呋喃和N,N二甲基甲酰胺的混合溶剂。

2.根据权利要求1所述的高压静电纺丝法制备阳离子交换膜的方法，其特征在于：步骤1)中，所述的含磺酸基聚合单元为对苯乙烯基磺酸钠，所述的含羟基聚合单元为甲基丙烯酸羟乙酯；将对苯乙烯基磺酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯两种单体分别减压蒸馏，除去阻聚剂；将摩尔比为1：4的甲基丙烯酸羟乙酯和对苯乙烯基磺酸钠两种单体和100mL去离子水加入三颈烧瓶中制备共聚物。

3.根据权利要求1所述的高压静电纺丝法制备阳离子交换膜的方法，其特征在于：所述的混合溶剂中，水、四氢呋喃和N,N二甲基甲酰胺体积比2：1：3。

4.根据权利要求1所述的高压静电纺丝法制备阳离子交换膜的方法，其特征在于：步骤2)中，所述的静电纺参数为施加的电压为13kV，溶液流速为0.5mL·h^-1，喷头与接收物间的距离为12cm；所述的纺丝液浓度为20wt％。

5.根据权利要求1所述的高压静电纺丝法制备阳离子交换膜的方法，其特征在于：步骤3)中，在静电纺参数为电压为1～20kV，溶液流速为0.1～1.5mL·h^-1，喷头与接收物间的距离为1～20cm条件下电纺30min得到纳米纤维无纺布，将纳米纤维无纺布放在真空干燥箱中干燥2h除去表面残余的溶剂后，用酸溶液对膜结构材料中的磺酸钠进行酸化处理后，再将其放在60℃的醛蒸汽中交联24h对其羟基进行化学交联得到致密的阳离子交换膜。

6.根据权利要求5所述的高压静电纺丝法制备阳离子交换膜的方法，其特征在于：步骤3)中，所述的纳米纤维无纺布的纤维直径为220～380nm，直径的方差为0.00076～0.00291，孔径为50～350nm。

7.根据权利要求5所述的高压静电纺丝法制备阳离子交换膜的方法，其特征在于：步骤3)中，所述的酸溶液为硫酸、盐酸中的一种。

8.根据权利要求5所述的高压静电纺丝法制备阳离子交换膜的方法，其特征在于：步骤3)中，醛为甲醛、丙醛、乙醛、戊二醛中的任意一种或者几种的组合。