[发明专利]一种聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜的制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜的制备方法及应用。采用可同时溶解壳聚糖和增塑改性聚乙烯醇/壳聚糖复合材料的路易斯酸性无机盐氯化铝水溶液为壳聚糖溶剂，避免了在壳聚糖的溶解中醋酸等挥发性有机酸的使用，制备得到原始聚乙烯醇/壳聚糖复合薄膜，通过后续加入甲醛溶液中浸泡的方式进行交联，并将交联后的聚乙烯醇/壳聚糖薄膜放入NaOH溶液中浸泡改性得到聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜。所制备的聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜具有良好的耐水性能和尺寸稳定性，薄膜的离子导电性大大增强，离子电导率达1.06×10‑2(S·cm‑1)，甲醇透过率达5.23×10‑6(cm2·s‑1)。 1

主权项

1.一种聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1) 将壳聚糖溶于氯化铝水溶液中，水浴搅拌制备壳聚糖溶液，将聚乙烯醇加入去离子水中，水浴搅拌制备聚乙烯醇溶液，将所得壳聚糖溶液与聚乙烯醇溶液水浴下搅拌共混0.5 h；

(2) 将步骤(1)所得混合溶液于50~60 ℃下真空干燥48 h得到聚乙烯醇/壳聚糖薄膜；

(3) 将步骤(2)所得的聚乙烯醇/壳聚糖薄膜加入到甲醛和丙酮的混合溶液中，所述的甲醛和丙酮的混合溶液中还加入了盐酸作催化剂，其中甲醛：丙酮：盐酸的体积比为1:2:0.01，交联反应1 h后取出，并用去离子水冲洗3次除去残留在膜表面的有机溶剂，得到甲醛交联的聚乙烯醇/壳聚糖薄膜；

（4） 将步骤(3)中制备的甲醛交联的聚乙烯醇/壳聚糖薄膜在50 ℃真空烘箱中干燥24 h后，放入NaOH溶液中25 ℃下浸泡2 h，制得聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜。

2. 根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述氯化铝水溶液中氯化铝的质量分数为1 wt%~3 wt%，壳聚糖溶液中壳聚糖的质量分数为2 wt%~5 wt%，聚乙烯醇溶液质量分数为5 wt%~10 wt%。

3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所加入的聚乙烯醇与壳聚糖的质量比为2~4:1。

4.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中聚乙烯醇/壳聚糖薄膜与甲醛和丙酮的混合溶液的质量比为1:10~20。

5.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中水浴温度均为85~90℃。

6.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所使用的NaOH溶液质量分数为30 wt%~40 wt%。

7.一种如权利要求1所述的制备方法制得的聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜的应用，其特征在于：所制备的聚乙烯醇/壳聚糖固体电解质薄膜用于直接固体燃料电池隔膜领域。