[发明专利]磺化聚醚醚酮与氧化石墨烯的静电纺丝膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种磺化聚醚醚酮与氧化石墨烯的静电纺丝膜的制备方法，由氧化石墨烯、磺化聚醚醚酮、壳聚糖、醋酸锌、聚乙烯醇、环氧氯丙烷纺丝制成，膜稳定性好，具有良好的质子电导率和机械性能，可作为质子交换膜应用于锂电子电池领域。

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种磺化聚醚醚酮与氧化石墨烯的静电纺丝膜的制备方法。

背景技术

质子交换膜是质子交换膜燃料电池和直接醇类燃料电池的核心部件之一，其作用是：(1)分隔阳极和阴极，阻止燃料和空气(氧气)直接混合发生化学反应；(2)传导质子，质子电导率越高，膜的内阻越小，燃料电池的效率越高；(3)电绝缘体，阻止电子在膜内传导，电子由阳极通过外线路向阴极流动，产生外部电流供人们使用。通常，燃料电池用PEM材料必须满足以下要求：(1)低成本；(2)高质子传导率；(3)良好的力学强度(抗溶胀)和尺寸稳定性；(4)优异的化学稳定性和电化学稳定性；(5)很低的气体或甲醇渗透率；(6)与催化剂层匹配；(7)长期使用稳定。

磺化聚醚醚酮作为一种玻璃态的高分子，具有良好的热稳定性和机械强度，气体的渗透系数较低。在气体分离过程中，通常有水蒸气存在，而大部分膜材料耐水稳定性受到限制，而磺化聚醚醚酮具有优良的耐水性，可以作为杂化膜中的高分子基质材料。

近年来石墨烯在很多领域均表现出优异的性能，其功能化产物氧化石墨烯具有独特的二维层状结构，表面含有丰富的含氧基团，如:-OH，-COOH，-C＝O等，具有较高的比表面和一定的机械强度，通过氧化石墨烯的加入可提高膜的机械稳定性以及离子选择性，并且提供一定的质子通道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磺化聚醚醚酮与氧化石墨烯的静电纺丝膜的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：磺化聚醚醚酮与氧化石墨烯的静电纺丝膜的制备方法，包括以下步骤：

1)取氧化石墨烯加入N，N’-二甲基甲酰胺中，超声分散1-2h得分散均匀的浓度为3-8wt％的氧化石墨烯分散液；

2)向氧化石墨烯分散液中加入磺化聚醚醚酮，搅拌使磺化聚醚醚酮溶解，得混合液A；

3)取壳聚糖加入浓度为0.5-2wt％的醋酸溶液中，搅拌使其溶解，然后加入醋酸锌，磁力搅拌2-3h得混合液B；

4)在磁力搅拌条件下将混合液A加入混合液B中，然后加入聚乙烯醇和环氧氯丙烷搅拌分散均匀得纺丝液；

5)将纺丝液进行静电纺丝得纤维膜；

6)将纤维膜用丙酮和去离子水清洗后干燥，放入马弗炉，在惰性气体保护下以1～20℃/min的升温速率升温至200～300℃，保温1～5h后放入管式炉中，升温至700～800℃保温1～3h，得磺化聚醚醚酮与氧化石墨烯的静电纺丝膜。

具体地，所述磺化聚醚醚酮、氧化石墨烯、壳聚糖、醋酸锌、环氧氯丙烷的质量比为10-15:3-5:2-5:1-3:0.5-1.1。

具体地，所述步骤3)中壳聚糖醋酸溶液的浓度为3-7wt％。

具体地，所述步骤5)中静电纺丝的条件为：纺丝电压15-20kV，纺丝流速0.5-1ml/h，接收距离为15-20cm。

本发明具有以下有益效果：本发明的静电纺丝膜由氧化石墨烯、磺化聚醚醚酮、壳聚糖、醋酸锌、聚乙烯醇、环氧氯丙烷纺丝制成，膜稳定性好，具有良好的质子电导率和机械性能，可作为质子交换膜应用于锂电子电池领域。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1