[發明專利]吸濕保水復合膜及制法

有效

• 申請號: 200710300337.4
• 申請日: 2007-12-27
• 公開（公告）號: CN101235268A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 呂翔宇;王玉江;劉世偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00;B32B37/15;B32B27/00
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明涉及吸濕保水復合膜及制法。

背景技術

全氟磺酸膜即nafion膜，是一種全氟化的磺酸酯聚合電解質，它由氟碳骨架和許多頂端為磺酸根離子的側鏈構成，磺酸根離子具有吸水性，碳氟鏈具有憎水性。

它的突出優點：①高的化學穩定性；②高的機械強度及在高濕度下高的導電率；③低溫下高的電流密度；④離子傳導電阻小。

它的缺陷：①單體合成困難；②質子導電率嚴重依賴膜內水的含量；③溫度升高會引起導電率下降。

相關的保水復合膜1.武漢理工大學實驗室采用玻璃纖維氈增強自制的質子交換膜，但此膜在干態下，膜較脆，力學強度不高。(詳見高分子通報2006.6.)

2.全氟磺酸膜nafion/SiO₂/聚四氟乙烯(PTFE)，由于聚四氟乙烯(PTFE)難于粘接，催化劑附著困難。(見高分子通報2006.6.)

3.加拿大特力爾大學，采用雜多酸/全氟磺酸復合膜，(見高分子通報2006.6.)由于雜多酸溶于水，若長時間使用，會從膜中遷移出來，導致膜內失水，性能下降。

發明內容：

本發明結合全氟磺酸膜即nafion膜的優點研發了具有良好熱力學，電化學穩定性能的高質子導電性和保水性的質子交換膜。為了提高全氟磺酸膜(nafion膜)的保水性，本發明采用具有吸水性的硅膠與聚丙烯酰胺(保水性)吸濕材料混合后，與全氟磺酸膜(nafion膜)復合得到吸濕保水復合膜。使保持膜內具有一定的含水量，保水能力大大的提高。

吸濕保水復合膜的成分及結構構成為：全氟磺酸膜(nafion膜)兩片50×50mm，單片厚度為20微米-60微米；聚丙烯酰胺粉末和硅膠粉末的粒度均為10微米～20微米，硅膠粉末：聚丙烯酰胺粉末重量配比為1∶1混合均勻，得到混合粉末，將該混合粉末分別涂在全氟磺酸膜(nafion膜)一側，該混合粉末的厚度為40微米～80微米，將涂有混合粉末的一側相對復合熱壓到一起形成復合膜，復合膜厚度80微米～200微米，周邊用樹脂膠密封。

吸濕保水復合膜的制備方法，步驟和條件為：

1)、首先將兩片50×50mm全氟磺酸膜(nafion膜)，用0.1M?H₂O₂煮沸30分鐘，取出后再用0.1M?H₂SO₄煮沸8小時，將處理好的全氟磺酸膜(nafion膜)放入體積濃度為50％H₂SO₄里浸泡待用；

2)、將硅膠粉碎為10微米～20微米粉末，放入干燥箱內烘干；

3)、取吸水材料聚丙烯酰胺的10微米～20微米粉末，放入干燥箱內烘干；

4)、將處理好的吸濕材料聚丙烯酰胺粉末和硅膠粉末的重量配比為1∶1，用體積濃度為30％的H₂SO₄稀釋均勻，分散到全氟磺酸膜(nafion)膜上，全氟磺酸膜(nafion)膜單層膜厚度20微米-60微米，聚丙烯酰胺和硅膠混合粉末的厚度為40微米～80微米；

5)、取步驟4)制備的含有混合粉末的nafion膜兩片，將涂有混合粉末的一側相對到一起復合熱壓，復合熱壓的溫度為60℃-90℃、壓力為25MPa，加溫熱壓形成復合膜，周邊用樹脂膠密封，得到吸濕保水復合膜。

本發明還可以用于裝配出：CO固體電解質傳感器，H₂S固體電解質傳感器，SO₂固體電解質傳感器。

采用大連特種氣體廠的標準氣體：CO??75PPm，H₂S300Ppm，SO₂100PPm進行氣體檢測，傳感器性能穩定，底電流和噪聲較液體電解質傳感器小。一致性好。

用吸濕保水復合膜的制備CO固體電解質傳感器的檢測結果表1

表1??CO?500ppm