[发明专利]一种具有高质子传导性和机械性能的全氟磺酸树脂粘结剂及其制备方法

权利要求书

1.全氟磺酸树脂粘结剂在制备催化剂涂层膜方面的应用，其特征在于，具体应用方法为：

（1）将全氟磺酸树脂粘结剂和去离子水均匀混合，然后加入Pt/C催化剂混合均匀，即为高性能催化剂涂层浆料；其中，全氟磺酸树脂、去离子水、Pt/C催化剂的质量比为1：30：3；

（2）将所述高性能催化剂涂层浆料作为催化剂墨水转印至全氟磺酸质子交换膜，得到催化剂涂层膜初产品； 其中，阳极催化剂涂层膜厚度控制在3-5微米，Pt载量在0.05-0.15mg/cm²；阴极催化剂涂层膜厚度控制在8-12微米，Pt载量在0.35-0.45mg/cm²；

（3）将步骤2）所得催化剂涂层膜初产品经钠化和热处理后，得到催化剂涂层膜产品；其中，钠化在氢氧化钠溶液中进行；热处理的温度为300-350℃，时间为20-40分钟；

所述全氟磺酸树脂粘结剂主要含有以下式（1）所示的重复单元：

式（1）

其中a、b选自3-15的整数，a'、b' 选自1-3的整数，x/（x+y）=0.2-0.7；y/（x+y）=0.3-0.8；

所述的全氟磺酸树脂粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）短侧基磺酰氟烯醚单体A、B和乳化剂、水混合于反应釜中，短侧基磺酰氟烯醚单体A、B两者在水中的质量百分比浓度均为5-30%，乳化剂在水中的质量百分比浓度为0.1-20%；

（2）通过气体计量槽向步骤（1）所述反应釜内充四氟乙烯单体至压力为2-10MPa；然后将反应釜升温至10-80℃，通过计量泵向其中继续加入引发剂引发反应进行，并持续向反应釜补加四氟乙烯单体和引发剂，保持反应釜反应压力为2-10MPa，反应时间为1-8小时；

（3）反应结束时，停止向反应釜内加入引发剂和四氟乙烯单体，到乳白色的聚合物浆料，经剪切、过滤分离得到白色聚合物粉末，烘干，即为全氟磺酸树脂粘结剂；

其中，短侧基磺酰氟烯醚单体A的结构式为：F₂C=CF-O-CF₂-CF₂-SO₂F，短侧基磺酰氟烯醚单体B的结构式为：F₂C=CF-O-CF₂-CF₂-CF₂CF₂-SO₂F。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，引发剂选自N₂F₂、全氟烷基过氧化物和过硫酸盐中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述全氟烷基过氧化物选自过氧化全氟烷基酰基化合物、过氧全氟烷氧基酰基化合物、过氧化部分含氟烷基酰基化合物和过氧化部分含氟烷氧基酰基化合物中的一种或多种；所述过硫酸盐为选自过硫酸铵盐、碱金属过硫化物和碱土金属过硫化物中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述乳化剂选自阴离子型乳化剂脂肪酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基磺酸钠和烷基芳基磺酸钠中的一种或几种；或者选自非离子型乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪酸酯中的一种。