[发明专利]一种磺化聚苯硫醚质子交换膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磺化聚苯硫醚质子交换膜及其制备方法，制备方法包括：制备磺化聚苯硫醚质子交换树脂；该批合成的磺化聚苯硫醚质子交换树脂进行质量评估；将高级的磺化聚苯硫醚质子交换树脂输入生产线，输给挤出机；建立多目标优化模型，对反应时的温度、压强进行优化；建立动态多目标优化模型，对下一次热定型时所需的温度T₃进行优化。交换膜包括70%‑80%的磺化聚苯硫醚，其余为树脂，还有防尘膜。本发明的能有效提升磺化聚苯硫醚质子交换膜的综合性能，确保每生产一批磺化聚苯硫醚质子交换膜，都能优化一次加工的精度，并且降低原料变化或其他因素影响所带来的误差，保证生产出的产品的质量和稳定性。

技术领域

本发明涉及燃料电池用质子交换膜的制备技术领域，具体涉及一种磺化聚苯硫醚质子交换膜及其制备方法。

背景技术

随着环境污染越来越严重，将作为清洁能源的燃料电池用作汽车的动能使用的市场也越来越大，使用氢能的燃料电池为氢燃料电池。而质子交换膜是氢燃料电池的关键部件，不仅能作为电解质为氢离子提供通道，而且能防止电池内的燃料直接发生反应。质子交换膜的性质的优良直接决定燃料电池工作性能的高低，它不仅是一种隔膜材料和电解质，还是电极活性物质的基底。

现有技术中，应用到氢燃料电池中的质子交换膜大多为磺化聚苯硫醚质子交换膜，随着氢燃料电池的需求量越来越大，磺化聚苯硫醚质子交换膜的需求也越来越大，也早已进行了流水线生产。但是在流水线生产的过程中，生产出的不同批次的膜的质量参差不齐，质量差异较大，这主要受到原料的质量以及生产参数调整的影响。因为现有技术中原料供应不好控制，并且生产线的参数调好之后无法频繁进行调整，所以亟待开发一种能实现动态数据调整的磺化聚苯硫醚质子交换膜及其制备方法。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种能实现流水线生产动态参数调整与质量监控的磺化聚苯硫醚质子交换膜的制备方法。

为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种磺化聚苯硫醚质子交换膜的制备方法，其包括以下步骤：

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：