[发明专利]一种磺化聚苯硫醚质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种磺化聚苯硫醚质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用聚苯硫醚原料和质子交换树脂在极性溶剂中进行反应，并确保反应在设定温度T₁和压强P₁下进行；

S2：反应完成后，回收多余的极性溶剂，利用漏斗进行过滤，去除多余的杂质，制备成均聚聚苯硫醚质子交换树脂；

S3：向聚苯硫醚质子交换树脂加入硫化物，在设定温度T₂和压强P₂条件下进行反应，形成磺化聚苯硫醚质子交换树脂；

S4：取磺化聚苯硫醚质子交换树脂样品，检测磺化聚苯硫醚质子交换树脂的质量流速v；

S5：根据质量流速v、温度T₂、压强P_2、温度T₁和压强P₁对同批次合成的磺化聚苯硫醚质子交换树脂进行质量评估，得到同批次磺化聚苯硫醚质子交换树脂的质量等级，磺化聚苯硫醚质子交换树脂的质量等级包括高级原料和低级原料；步骤S5包括：

S51：建立质量评估模型：

其中，F_b为评估值，x_b为质量流速v、温度T₂、压强P₂、温度T₁或压强P₁，b为质量流速v、温度T₂、压强P₂、温度T₁或压强P₁的种类，x₀为质量流速v、温度T₂、压强P₂、温度T₁或压强P₁的标准值，D为测量值与标准值之间的差对质量影响的权重；

S52：将质量流速v、温度T₂、压强P₂、温度T₁或压强P₁对应得到的评估值取算数平均，得到评估值的平均值F_b平均，将平均值F_b平均与阈值F_b阈值进行比较，对同批次磺化聚苯硫醚质子交换树脂的质量等级进行评估：

若平均值F_b平均≥F_b阈值，则该批磺化聚苯硫醚质子交换树脂为高级原料；执行步骤S6

若平均值F_b平均＜F_b阈值，则该批磺化聚苯硫醚质子交换树脂为低级原料，返回步骤S1，重新生产磺化聚苯硫醚质子交换树脂为原料；

S6：将高级的磺化聚苯硫醚质子交换树脂输入质子交换膜生产线，经过高精度过滤器进行熔融过滤，输给挤出机；

S7：磺化聚苯硫醚质子交换树脂在冷辊上进行流延、极冷和固化得到非晶态薄片，检测非晶态薄片的横向拉伸强度F₁、纵向拉伸强度F₂、厚度H和透明度A；

S8：建立多目标优化模型，将横向拉伸强度F₁、纵向拉伸强度F₂、厚度H、透明度A、输入到多目标优化模型中，对反应时的温度T₂、压强P₂、温度T₁和压强P₁进行优化，并将优化输出的值作为下一次生产原料时的反应条件；

S9：将非晶态薄片进行纵向和横向拉伸，并在设定温度T₃条件下进行热定型，热定型完成后形成标准的磺化聚苯硫醚质子交换膜，对磺化聚苯硫醚质子交换膜的性能进行检测，性能参数包括：极限耐热温度t、电阻率R、击穿场强C和介电损耗J；

S10：建立动态多目标优化模型，将温度T₃、极限耐热温度t、电阻率R、击穿场强C和介电损耗J输入动态多目标优化模型中，对下一次热定型时所需的温度T₃进行优化；

所述多目标优化模型为：

其中，x为温度T₂、压强P₂、温度T₁或压强P₁，为理论条件下最优的横向拉伸强度F₁、纵向拉伸强度F₂、厚度H和透明度A值，f（x）为测量的横向拉伸强度F₁、纵向拉伸强度F₂、厚度H和透明度A值，为温度T₂、压强P₂、温度T₁或压强P₁的优化值，j为优化值的种类，i为横向拉伸强度F₁、纵向拉伸强度F₂、厚度H和透明度A的种类；

所述动态多目标优化模型为：

其中，f_n为多目标优化函数，N为极限耐热温度t、电阻率R、击穿场强C和介电损耗J的数据量，n为反馈次数，R为极限耐热温度t、电阻率R、击穿场强C或介电损耗J的变化极限，X为检测的极限耐热温度t、电阻率R、击穿场强C和介电损耗J值，μ为理论情况下极限耐热温度t、电阻率R、击穿场强C和介电损耗J值，a为温度T₃的优化极限。

2.一种利用权利要求1所述的磺化聚苯硫醚质子交换膜的制备方法制备的磺化聚苯硫醚质子交换膜，其特征在于，磺化聚苯硫醚质子交换膜中磺化聚苯硫醚的质量百分含量为：70%-80%，其余的质量百分含量为质子交换树脂，所述磺化聚苯硫醚质子交换膜的表面还设置有一层防尘膜。