[发明专利]复合质子交换膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种复合质子交换膜的制备方法，包括磺化、制备磺化聚醚醚酮溶液、制备聚苯胺滤液、制备制膜液、流延成膜等步骤。本发明以SPEEK为基体、以PANI和HPA为掺杂物制备的复合膜，材料来源广泛，不需进口，而且制备工艺简单，所用的仪器简单，降低了膜的成本。用PANI和SPEEK形成的氢键解决SPEEK的溶胀，降低甲醇渗透，用HPA提高复合膜的质子电导率。通过改变碱性聚合物与质子导体之间的组成配比，使新型PEM在高质子电导率、低甲醇渗透和低HPA流失率之间到达最佳的平衡，质子电导率达到10-2S/cm，甲醇渗透率比Nafion 117膜低一半，HPA流失率不到5％。

主权项

一种复合质子交换膜的制备方法，其特征是：包括下列步骤：(1)磺化：将聚醚醚酮粉料干燥处理，然后将干燥的聚醚醚酮粉料，置于95％～98％的浓H2SO4中，二者比例为1g∶20～30mL，加热搅拌，反应2h～3h后将反应液倒入至少5倍体积的冰水混合物中，搅拌后，静置过夜，过滤出沉降的聚合物，再用去离子水洗涤多次，直到溶液的pH值接近中性，干燥后得到磺化度为50％～70％的磺化聚醚醚酮；(2)制备磺化聚醚醚酮溶液：将上述磺化度为50％～70％的磺化聚醚醚酮溶于N-甲基吡络烷酮中，配成磺化聚醚醚酮质量百分数为10％的磺化聚醚醚酮溶液。(3)制备聚苯胺滤液：将聚苯胺加入到N-甲基吡络烷酮中，室温搅拌，过滤出未溶解的聚苯胺，得到的聚苯胺滤液待用；称取部分滤液，干燥后，称量干燥物的质量，计算滤液中聚苯胺的含量；(4)制备制膜液：根据磺化度为50％～70％的磺化聚醚醚酮为50％～90％质量百分数，聚苯胺5％～25％质量百分数，杂多酸5％～25％质量百分数的配方要求，计算并称量步骤(2)得到的磺化聚醚醚酮溶液、步骤(3)得到的聚苯胺滤液和杂多酸，将三者混合，搅拌，得到质子交换膜的制膜液。(5)流延成膜：将上述制膜液流延到玻璃板池内，30℃干燥，使制膜液失去流动性，最后在100℃的真空干燥箱内干燥，自然冷却至室温，在去离子水中浸泡，揭下，即得到质子交换膜。