[发明专利]两性离子交换膜的制备方法

摘要

本发明公布了一种两性离子交换膜的制备方法，具体涉及一种用于全钒液流电池的两性离子交换膜的制备方法。该方案包括：对聚合物粉体聚偏氟乙烯进行辐照接枝；将辐照接枝后聚合物粉体转化成膜材料；将上述膜材料进行磺化、水解，引入具有阳离子交换功能的磺酸根基团，然后，将该膜材料放入盐酸水溶液中进行质子化反应，引入具有阴离子交换功能的叔氨基，得到两性离子交换膜。本发明以价格低廉的商品化聚偏氟乙烯树脂作为原材料，一方面可以降低制膜的成本；另一方面，由于C-F键的键能比较大，使得该膜在强酸强氧化性的电化学环境下能保持良好的耐化学稳定性；本发明同时解决了传统非均相辐照接枝膜的接枝链在膜的垂直方向分布不均匀的问题。

主权项

一种两性离子交换膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)对聚合物粉体进行辐照接枝，有两种方法：a)将聚合物粉体、反应单体、溶剂加入到辐照管中，通氮气后密封，然后用60Coγ‑射线或电子束在室温下进行共辐照接枝反应，吸收剂量为5‑100kGy；b)采用预辐照接枝的方法，具体步骤是先将聚合物粉体置于有氧或无氧的环境中，用60Coγ‑射线或电子束辐照一定剂量，并在低温下保存，然后将辐照后的粉体与单体溶液混合，在特定温度下搅拌反应1‑6h；反应完毕后，取出辐照接枝后的粉体，用甲苯洗净均聚物和未反应完的单体；其中，聚合物粉体为聚偏氟乙烯；单体I为苯乙烯、α甲基苯乙烯和三氟苯乙烯中的一种或一种以上；单体II为甲基丙烯酸二甲胺乙酯；反应溶剂为丙酮，异丙醇和二氯甲烷中的一种或者一种以上；2)将上述辐照接枝后聚合物粉体转化成膜材料，有两种方法：a)溶液相转化法，将接枝后的聚合物粉体在有机溶剂中加热搅拌溶解，得到一定浓度的聚合物铸膜液，随后注入到平整洁净的玻璃板上，用刮刀控制液膜的厚度在20‑100微米，置于烘箱中50‑100℃烘干成膜，最后用去离子水洗净；b)热压法，将接枝后的聚合物粉体直接置于热压机中，在185‑190℃和8‑10MPa下，热压20‑30min得到高分子膜材料；3)将上述膜材料进行磺化、水解，引入具有阳离子交换功能的磺酸根基团，然后，将该膜材料放入盐酸水溶液中进行质子化反应，引入具有阴离子交换功能的叔氨基，得到两性离子交换膜。