[發(fā)明專利]一種自組裝層復(fù)合膜及其制備和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310167783.8
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN104143613A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李先鋒;張華民;徐萬興;曹靜玉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;B32B27/08;C08J9/42;C08J9/28
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種自組裝層復(fù)合膜，其特征在于：所述的復(fù)合膜是以由有機(jī)高分子樹脂或磺化有機(jī)高分子樹脂中的一種或二種以上為原料制備而成的多孔膜為基體，基體經(jīng)過溶脹劑溶脹后，然后以陽、陰離子高分子樹脂通過靜電引力自組裝于基體表面依次逐層交替而成，自組裝層數(shù)為1～60層，其中每層自組裝層由單層陽離子樹脂組裝層或單層陰離子樹脂組裝層構(gòu)成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝層復(fù)合膜，其特征在于：所述基體表面是基體外表面和內(nèi)表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝層復(fù)合膜，其特征在于：所述的有機(jī)高分子樹脂為聚砜、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚醚酮類、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯并咪唑或聚乙烯吡啶；磺化高分子樹脂為磺化聚砜、磺化聚酰亞胺、磺化聚醚酮類或磺化聚苯并咪唑；

所述多孔膜的孔徑尺寸為0.05～100nm，孔隙率為5～90%，厚度為20～500μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝層復(fù)合膜，其特征在于：所述的溶脹劑為水、甲醇、乙醇、乙二醇或異丙醇中的一種或二種以上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝層復(fù)合膜，其特征在于：所述陽離子高分子樹脂為聚二丙烯基二甲基氯化銨、聚丙烯氯化銨或聚季銨鹽；所述陰離子高分子樹脂為磺化聚醚醚酮、磺化聚砜、磺化聚醚砜、磺化聚苯乙烯或聚丙烯酸。

6.一種權(quán)利要求1所述復(fù)合膜的制備方法，其特征在于：

所述復(fù)合膜采用如下步驟制備：

（1）將有機(jī)高分子樹脂或磺化有機(jī)高分子樹脂溶解在有機(jī)溶劑中，在溫度為20～100℃下充分?jǐn)嚢?.5～10h制成共混溶液；其中有機(jī)高分子樹脂或磺化高分子樹脂濃度為5～70wt%之間；

上述溶劑中還可加入易揮發(fā)性溶劑，形成混合溶劑，易揮發(fā)性溶劑在混合溶劑中的濃度為0～50wt%；

（2）將步驟（1）制備的共混溶液傾倒在無紡布基底或直接傾倒在玻璃板上，揮發(fā)溶劑0～60秒，然后將其整體浸漬入樹脂的不良溶劑中5～600s，在-20～100℃溫度下制備成多孔膜；膜的厚度在20～500μm之間；

（3）將陰、陽離子高分子樹脂分別溶于水中，并攪拌0.5～5h分制成含陰離子樹脂的水溶液和陽離子樹脂的水溶液；其中高分子樹脂的濃度在0.1～20wt%之間；

（4）將步驟（2）制備的多孔膜置于溶脹劑中浸泡1-60min，取出后浸于含陽離子樹脂的水溶液中，靜置0.5～60min，待陽離子樹脂充分吸附于多孔膜表面和孔內(nèi)，形成單層陽離子組裝層；

（5）取出步驟（4）中表面為陽離子組裝層的多孔膜，以去離子水洗滌，除去未形成吸附而殘留在膜表面的陽離子樹脂；得到具有單層陽離子樹脂組裝層的復(fù)合膜；

（6）將步驟（5）清洗后的陽離子組裝層的多孔膜置于溶脹劑中浸泡1-60min，取出后浸于含陰離子樹脂的水溶液中，靜置0.5～60min，待陰離子樹脂充分吸附于多孔膜表面和孔內(nèi)，形成單層陰離子組裝層；

（7）取出步驟（6）中表面為陰離子組裝層的多孔膜，以去離子水洗滌，除去未形成吸附而殘留在膜表面的陰離子樹脂；

（8）重復(fù)1次以上步驟（4）～（7）過程，制備得與所需層數(shù)為2-60的自組裝層復(fù)合膜。

7.根據(jù)權(quán)利要求8所述復(fù)合膜的制備方法，其特征在于：所述有機(jī)溶劑為DMSO、DMAC、NMP、DMF中的一種或二種以上；所述易揮發(fā)性非溶劑為甲醇、四氫呋喃或正己烷中一種或二種以上；樹脂的不良溶劑為水、甲醇、乙醇、丙醇或異丙醇中的一種或二種以上。

8.一種權(quán)利要求1所述復(fù)合膜的應(yīng)用，其特征在于：所述復(fù)合膜作為隔膜用于液流儲能電池中，液流儲能電池包括全釩液流儲能電池、釩/溴液流儲能電池、鋅/鈰液流儲能電池或鐵/鉻液流儲能電池。