[发明专利]基于共辐射技术制备有机-无机杂化质子交换膜的方法

摘要

本发明涉及一种质子交换膜的制备方法，特别涉及一种基于共辐射技术制备有机-无机杂化质子交换膜的方法。具体是将聚偏氟乙烯或聚醚砜溶于有机溶剂得溶液A，将正硅酸乙酯、盐酸溶液和无水乙醇混合后加入到有机溶剂中，得溶液B，将溶液A与B混合制备铸膜液，将铸膜液浇铸成膜，经水中溶剂置换和干燥成膜，将膜浸入接枝单体溶液，采用Co-60或者电子加速器室温辐照，进行共辐照，得到的辐射接枝膜磺化制得目标产物质子交换膜。本发明采用的共辐射接枝方法，无须加入化学引发剂，室温即可完成，通过调整辐照剂量、剂量率和单体浓度等参数来控制反应的接枝率，改善膜性能，所制得的质子交换膜高温保水性能、机械性能、质子传导性较好。

主权项

1、基于共辐射技术制备有机-无机杂化质子交换膜的方法，其制备步骤如下：(1)配制溶液A将聚合物溶于有机溶剂中，聚合物与有机溶剂的质量比为1∶5～10，50℃搅拌48h，得溶液A；所述聚合物可以为聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种；所述有机溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种；(2)配制溶液B将正硅酸乙酯(TEOS)、0.1M的盐酸溶液和无水乙醇以摩尔比1∶2∶3～15混合，之后加入到与步骤(1)相同的有机溶剂中，正硅酸乙酯与有机溶剂的质量比为1∶2～10，40～70℃搅拌5～48h，得溶液B；(3)制备铸膜液将步骤(1)与步骤(2)所得溶液A和B混合，在40～70℃搅拌12～48h，置于烘箱中使其充分熟化、脱泡，得到铸膜液；(4)制膜将铸膜液浇铸到洁净的玻璃板上，流延成膜，放入去离子水中24～48h取出，放入烘箱，50～90℃、5～48h后，从玻璃板上脱膜，制得聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种聚合物基膜；(5)配制单体溶液将接枝单体与有机溶剂混合配成浓度为0.5～3mol/L的溶液；所述接枝单体为苯乙烯或α-甲基苯乙烯中的一种；所述有机溶剂包括甲苯、二氯甲烷或乙醇中的一种；(6)充氮将步骤(4)所得聚合物基膜浸入步骤(5)的单体溶液中，充氮除去容器中的氧后密封；(7)辐射接枝将步骤(6)所得装有聚合物基膜和接枝单体溶液的容器在室温条件下进行共辐照，使其发生辐射接枝反应；辐照源为Co-60的γ射线或者电子加速器；辐照剂量为1～50kGy；(8)洗去辐射共聚物辐射接枝膜用有机溶剂经索氏提取器抽提洗去辐射接枝过程中产生的共聚物，然后干燥；所述有机溶剂包括1，2-二氯乙烷、二氯甲烷或四氢呋喃中的一种；(9)磺化干燥后的接枝膜进行磺化，可以采用方法一：膜置于0.1～1M氯磺酸的1，2-二氯乙烷或二氯甲烷溶液中，进行磺化；或者采用方法二：将膜置于发烟硫酸中磺化；磺化后的膜用去离子水洗至中性，干燥，得到目标产物质子交换膜。