[发明专利]离子型含POSS嵌段共聚物复合质子交换膜及制备方法在审

申请号：	201810882642.7	申请日：	2018-08-06
公开（公告）号：	CN109037742A	公开（公告）日：	2018-12-18
发明（设计）人：	陈芳;蔡蓉;林锋;陈闯;马晓燕	申请（专利权）人：	西北工业大学;西北工业大学深圳研究院
主分类号：	H01M8/1039	分类号：	H01M8/1039;H01M8/1044;H01M8/1069
代理公司：	西北工业大学专利中心 61204	代理人：	王鲜凯
地址：	710072 ***	国省代码：	陕西;61
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摘要：
搜索关键词：	嵌段共聚物离子型制备复合质子交换膜质子交换膜共混商用浸渍尺寸不稳定性聚合物基体质子传导率功能涂层结构调控微观结构普适性相分离低湿多层刮涂溶融溶胀组份复合
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【权利要求书】：

1.一种离子型含POSS嵌段共聚物复合质子交换膜，其特征在于组份为70-99wt％聚合物基体和1-30wt％离子型含POSS嵌段共聚物；所述聚合物基体为磺化聚砜、全氟磺酸树脂或磺化聚醚醚酮；所述离子型含POSS嵌段共聚物为不同拓扑结构的含POSS嵌段共聚物中的一种，化学结构分别为POSS-PMMA-PS、POSS-PMMA-SPS、POSS-(PMMA-SPS)₈或POSS-(PMMA-PS)₈。

2.根据权利要求1所述离子型含POSS嵌段共聚物复合质子交换膜，其特征在于：所述POSS-PMMA-PS、POSS-PMMA-SPS、POSS-(PMMA-SPS)₈嵌段比为：PMMA：SPS＝1：2。

3.根据权利要求1所述离子型含POSS嵌段共聚物复合质子交换膜，其特征在于：所述POSS-(PMMA-PS)₈嵌段比分别为：PMMA：PS＝1：1、1：2、1：4、1：7。

4.一种采用非溶剂致相分离法制孔—浸渍法制备权利要求1～3所述任一项离子型含POSS嵌段共聚物复合质子交换膜的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将聚合物基体溶于有机溶剂得到浓度为0.2-0.4g/mL的溶液，再将溶液平整的刮涂在玻璃板上后放入甲苯溶液中静置20-40min，得到多孔基体膜；所述聚合物基体为磺化聚砜、全氟磺酸树脂或磺化聚醚醚酮；所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或者其与甲苯的混合溶剂；

步骤2：将多孔基体膜浸入POSS嵌段共聚物溶液中，静置10-15min得到复合膜；所述POSS嵌段共聚物溶液是：嵌段比分别为：PMMA：PS＝1：1、1：2、1：4、1：7的POSS-PMMA-PS或POSS-(PMMA-PS)₈与甲苯或其与N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂；所述POSS嵌段共聚物溶液的浓度为0.05-0.15g/mL；

步骤3：将复合膜放入烘箱中，在70-80℃中放置10-12h烘干后，再揭下基底上的膜为离子型含POSS嵌段共聚物复合质子交换膜。

5.一种采用多层刮涂法制备复合膜制备权利要求1～3所述任一项离子型含POSS嵌段共聚物复合质子交换膜的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1)：将聚合物基体溶于N,N-二甲基甲酰胺溶剂，得到浓度为0.15-0.5g/mL的溶液，再将溶液平整的刮涂在玻璃板上，将其做成多孔基体膜或平滑膜；所述聚合物基体为磺化聚砜、全氟磺酸树脂或磺化聚醚醚酮；

步骤2)：将POSS嵌段共聚物溶液刮涂在玻璃板上的多孔基体膜或平滑膜上，然后放入80℃烘箱中放置10h后烘干，得到离子型含POSS嵌段共聚物复合质子交换膜；

所述POSS嵌段共聚物溶液是：将嵌段比为：PMMA：SPS＝1：2的POSS-PMMA-SPS或POSS-(PMMA-SPS)₈与N,N-二甲基甲酰胺溶剂混合，POSS嵌段共聚物溶液的浓度为0.25-0.40g/mL。

6.一种采用溶融共混法制备复合膜制备权利要求1～3所述任一项离子型含POSS嵌段共聚物复合质子交换膜的方法，其特征在于步骤如下：

步骤(1)：将一定质量比例的聚合物基体与POSS嵌段共聚物溶于有机溶剂中得到浓度为0.10-0.20g/mL的铸膜液；

所述聚合物基体为磺化聚砜、全氟磺酸树脂或磺化聚醚醚酮；

所述聚合物基体与POSS嵌段共聚物的质量比分别为：95/5、90/10、80/20、70/30；

所述POSS嵌段共聚物为嵌段比为：PMMA：SPS＝1：2的POSS-PMMA-SPS或POSS-(PMMA-SPS)₈；

步骤(2)：将铸膜液倒入表面皿中，放在烘箱中，在温度为40-60℃，放置时间为10-18h，烘干得到离子型含POSS嵌段共聚物复合质子交换膜。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于：所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。