[发明专利]一种全氟质子交换膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种全氟质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将聚氨酯预聚体、环氧树脂和全氟磺酸树脂混合，加入三乙胺，在去离子水中剪切乳化得到乳液；

(2)将乳液与乙二胺混合，经干燥及固化处理得到所述全氟质子交换膜。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)聚氨酯预聚体通过如下方法制得：

将甲苯二异氰酸酯与聚己二酸丁二醇酯和/或聚四氢呋喃二元醇混合，加热反应后，降温加入二羟甲基丙酸、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮和桂酸二丁基锡进行扩链反应，得到聚氨酯预聚体。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为80～90℃；

优选地，所述加热反应的时间为2～4h；

优选地，所述降温的终点为50～60℃。

4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述扩链反应的温度为50～60℃；

优选地，所述扩链反应的时间为3～4h。

5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述扩链反应后进行二次降温；

优选地，所述二次降温的终点为温度20℃。

6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚氨酯预聚体和环氧树脂的质量比为(4～6):(6～4)；

优选地，所述聚氨酯预聚体和环氧树脂的总质量与全氟磺酸树脂的质量比为(1～4):(6～9)。

7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述剪切乳化的时间为1～2h；

优选地，所述剪切乳化的过程中加入保水粒子和/或质子传导粒子；

优选地，所述保水粒子和/或质子传导粒子的质量浓度为3～15wt％；

优选地，所述保水粒子包括SiO₂、TiO₂或ZrO₂中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述质子传导粒子包括Zr(HPO₄)₂。

8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述固化的温度为80～100℃；

优选地，所述固化的时间为1～4h。

9.一种全氟质子交换膜，其特征在于，所述全氟质子交换膜通过如权利要求1-8任一项所述方法制得。

10.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包含如权利要求9所述的全氟质子交换膜。