[发明专利]一种磺化聚酰亚胺/壳聚糖复合质子导电膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种磺化聚酰亚胺/壳聚糖复合质子导电膜的制备方法，其特征是包括：在氮气保护下，将2,2'-双磺酸联苯胺、间甲酚和三乙胺投入反应器中，搅拌至固体物溶解，再加入1,4,5,8-萘四甲酸二酐、苯甲酸和4,4'二氨基二苯醚，加热反应后，冷却到80℃以下、再倒入丙酮中沉淀，过滤，沉淀物用丙酮洗涤、干燥，得三乙胺盐型的磺化聚酰亚胺；将其溶解在有机溶剂中，流延成膜，再经浸泡、洗涤、干燥等得到质子化了的磺化聚酰亚胺膜；再采用浸泡、自组装壳聚糖溶液交联的方法制得磺化聚酰亚胺/壳聚糖复合质子导电膜。本发明所得到的磺化聚酰亚胺/壳聚糖复合质子导电膜在全钒氧化还原液流电池与燃料电池中有良好的应用前景。

主权项

一种磺化聚酰亚胺/壳聚糖复合质子导电膜的制备方法，其特征是包括下列步骤：a、配料：按1,4,5,8‑萘四甲酸二酐2 mmol、2,2'‑双磺酸联苯胺0.4～1.6 mmol、4,4'二氨基二苯醚0.4～1.6 mmol、催化剂苯甲酸2.4～4.0 mmol、释放剂三乙胺0.8～6.4 mmol、溶剂间甲酚90～185 mmol的比例取各原料组分；b、在氮气保护下，将2,2'‑双磺酸联苯胺、间甲酚和三乙胺投入反应器中，于室温下搅拌至固体物溶解，再加入1,4,5,8‑萘四甲酸二酐、苯甲酸和4,4'二氨基二苯醚，搅拌并加热至70～100 ℃，在此温度下反应2～4 小时，再升温至180～200℃反应10～20 小时，冷却到80 ℃以下后、将反应后物料倒入沉淀剂丙酮中，过滤，固体物用丙酮洗涤2～3次，然后于60～120℃温度下干燥10～30 小时，即制得三乙胺盐型的磺化聚酰亚胺；所述沉淀剂丙酮与反应后物料的体积比为5～20：1；c、将制得的三乙胺盐型的磺化聚酰亚胺溶解在有机溶剂中，配制成质量百分比浓度为5～15 %的溶液，然后将溶液在洁净、光滑的玻璃板上流延成膜，膜的厚度范围为10～200μm，再将附有膜的玻璃板于60～120 ℃温度下干燥15～36小时后，将膜从玻璃板上剥离下来，置于洗涤剂丙酮中浸泡10～24小时，再置于1.0～2.5 mol/L的硫酸水溶液中浸泡10～36小时，将膜取出，用去离子水洗涤2～4次至pH6～8，即制得磺化聚酰亚胺质子导电膜，浸泡于去离子水中待用；所述有机溶剂为间甲酚、N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、二甲亚砜、N‑甲基‑N‑吡咯烷酮中的一种或两种以上的混合物；d、按壳聚糖1质量份、对甲基苯磺酸1质量份、水25～100质量份的比例取壳聚糖、对甲基苯磺酸和水，混合，配制成壳聚糖的对甲基苯磺酸水溶液；将制得的磺化聚酰亚胺质子导电膜浸泡于所述壳聚糖的对甲苯磺酸水溶液中2～48小时，取出置于30～80 ℃温度下干燥5～15小时，将干燥后的膜置于1.0～6.0 mol/L的硫酸水溶液中浸泡处理2～20小时后，再浸泡在去离子水中2～10 小时、并且在去离子水中浸泡的中途更换2～3次去离子水，取出，即制得磺化聚酰亚胺/壳聚糖复合质子导电膜。