[發明專利]一種聚四氟乙烯多孔膜改性復合物的制備方法

有效

• 申請號: 201210257426.6
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN102850575B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 蔡芳昌;劉娟;馬寧;蔣濤
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08L27/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王學強

本發明公開了一種聚四氟乙烯多孔膜改性復合物的制備方法。一種聚四氟乙烯多孔膜改性組合物的制備方法，包含改性芳烴和氟碳樹脂，所述改性芳烴混合溶液是由芳烴顆粒、1，2?二氯乙烷、硫酸、二甲基乙酰胺(DMAc)組成。本發明所提供的聚四氟乙烯多孔膜改性復合物的制備方法與現有技術相比，刷涂的改性芳烴的量在不超過高質子傳導性能組合物的重量比的10～40％的情況下，就可以達到優異的質子傳導率和強度的效果。

技術領域

本發明涉及一種聚四氟乙烯多孔膜改性復合物的制備方法，屬于高分子材料領域。

背景技術

燃料電池(FC)是一種將氫燃料和氧化劑之間的化學能通過電極反應直接轉化成電能的裝置。近年來隨著質子交換膜燃料電池(PEMFC)在交通、電子產品、航空航天等高新科技領域的廣泛發展和應用。質子交換膜(PEM，Proton Exchange Membrane)作為質子交換膜燃料電池中的核心部件，其功能是傳導質子，同時將陽極的燃料與陰極的氧化劑隔開，它的性能的好壞直接關系到燃料電池的性能與壽命。質子交換膜的發展大致經歷了從全氟質子交換膜到部分氟化的質子交換膜再到非氟化的質子交換膜的歷程。商業質子交換膜是全氟離子聚合物，如杜邦公司的Nafion膜和旭化成工業公司的Aciplex，因為這些材料具有優良的質子導電性，機械強度，熱和化學穩定性。然而，如他們的高準備成本的一些缺點，，減少在在高溫下，其甲醇滲透率高的離子電導率，嚴重限制了其在燃料電池的商業化。因此，很多努力已花費在開發新的膜，以規避這些缺點。質子交換膜燃料電池的大規模商業化面臨成本和壽命兩大問題，積極開發新材料是解決這兩大問題的必經之路，也是目前質子交換膜燃料電池研究的熱點。

聚苯乙烯(PS)是五大通用塑料之一，由于其價廉、易加工，并且經過化學處理后制備的材料擁有良好的熱穩定性，離子導電度高等優點而得到廣泛地應用。磺化聚苯乙烯(SPS)在40年代率先由印度學者AsishRanjan Mukheriee和Chitte RRahd提出合成方法并成功合成。雖然磺化方法是很古老的方法，但經不斷研究發展，在古老方法的基礎上進行了改進，使得合成技術日臻完善，合成技術日臻完善，合成產物多種多樣。純凈的SPS是淡棕色薄片狀硬固體，在水、甲醇、氯仿和甲基乙基酮。濃度為1％以上的水溶液較粘并在溶液中表現出典型的聚電解質性質。SPS一方面又憎水的有機長鏈，同時又具有水溶液的磺酸基，這就決定了SPS的基本性質。有文獻上提及的以SPS為質子交換膜包括：以SPS接枝PVDF膜材[Sara and Robert，1997；Hietala et al.，1998]，其擁有良好的機械強度、熱穩定性、離子導電性以及價格低廉等優點，因此，選取氟碳樹脂作為基材可行。

氟碳樹脂按樹脂成分主要有以下幾種：聚四氟乙烯(PTFE)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)，聚氟乙烯(PVF)，乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)。其中聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)作為質子交換膜基材較為廣泛。其中，PVDF薄膜則是含氟聚合物膜中成長最快的品種，美國市場年均增長率達7.6％。目前，將PVDF薄膜與PVC及PE薄膜覆合，可以在保證其性能的同時，降低產品的成本。另外，PVDF薄膜與其他薄膜有較好的兼容性，多層薄膜的推廣在維持其性能的同時，更為經濟。PVDF薄膜市場的發展主要得益于鋰電池的普遍使用。目前，手機、筆記本電腦、便攜式電子產品、太陽能電池板、建筑及汽車裝飾膜以及半導體行業的快速發展推動了該種薄膜的廣泛使用。此外，PVDF膜也正越來越多地用于燃料電池、飛機內飾件和辦公自動化設備等領域。而聚四氟乙烯(PTFE)則是應用最為廣泛的。聚四氟乙烯微孔膜(又稱膨體聚四氟乙烯膜)具有良好的化學穩定性、熱穩定性、憎水性、難燃性、防水透濕性等特點，自美國戈爾公司發明了拉伸法制PTFE微孔膜工藝之后，PTFE微孔膜廣泛應用在化工、醫學、電子、航空航天等多個領域。但是PTFE的表面能低、潤濕性能差、與其他材料的相容性和粘結性差等缺點限制了微孔膜的應用。為了彌補PTFE性能上的不足，對PTFE微孔膜進行改性，已成為重要的研究和發展方向。