[發(fā)明專利]一種雙功能復合多孔膜及其制備和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310303522.4
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN104300101B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設計）人: 李先鋒;張華民;李云;段寅琦
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

1.一種雙功能復合多孔膜的應用，其特征在于：

以由有機高分子樹脂或磺化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，在此基體一側復合陽離子有機樹脂和基體另一側復合陰離子有機樹脂，形成復合多孔膜；

所述陽離子有機樹脂為全氟磺酸樹脂、偏氟磺酸樹脂、磺化聚酮類、磺化聚砜類、磺化聚苯乙烯或聚丙烯酸中的一種或二種以上；

所述陰離子有機樹脂為氯甲基化的聚砜類樹脂或氯甲基化的聚酮類樹脂，與三甲胺、三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、三正戊胺、吡啶、N-烷基乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、4-4’聯(lián)吡啶、咪唑、N-甲基咪唑或1,2-二甲基咪唑中的一種進行季胺化反應得到的陰離子有機樹脂；

所述用于制備多孔膜基體的有機高分子樹脂為聚砜類、聚酮類、聚丙烯腈、聚酰亞胺、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酮類、磺化聚砜類、磺化聚酰亞胺或磺化聚苯并咪唑；

其中聚砜類樹脂均為聚醚砜、聚砜或聚芳醚砜樹脂，聚酮類樹脂均為聚醚酮、聚醚醚酮或聚芳醚酮樹脂；

所述復合多孔膜作為隔膜用于全釩液流電池中，其中復合有陽離子有機樹脂一面組裝電池時對應電池的陽極側，復合有陰離子有機樹脂一面組裝電池時對應電池的陰極側。

2.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于：所述多孔膜基體的孔徑尺寸為0.01～100nm，孔隙率為20～50％。

3.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于：在所述基體一側復合陽離子有機樹脂薄膜，在基體另一側復合陰離子有機樹脂薄膜，所述薄膜厚度均為5～50μm。

4.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于：所述復合膜可按如下過程制備而成，

(1)將有機高分子樹脂或磺化高分子樹脂溶解于有機溶劑中，在溫度為20～100℃下充分攪拌0.5～10h制成共混溶液；其中有機高分子樹脂或磺化高分子樹脂濃度為5～70wt.％之間；

上述溶劑中不加入或還可加入易揮發(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)將準備復合的陰、陽離子有機樹脂分別溶于DMSO、DMAC、NMP、DMF、異丙醇、氯仿、二氯乙烷、水、乙醇中的一種或二種以上的溶劑中配成濃度為0.1～10wt.％的溶液陰、陽離子有機樹脂溶液；

(4)將制得的多孔膜清洗干凈，在乙醇中浸泡0.5～2h后進行干燥得到多孔膜基體；

(5)將步驟(3)陽離子有機樹脂溶液均勻涂覆在步驟(4)的多孔膜基體的一側表面，用溫度20～40℃的空氣熱定型1～5min，得到陽離子涂層的厚度為0.1～10μm；

(6)將步驟(5)中表面為陽離子有機樹脂復合層的多孔膜在甲醇、乙醇、異丙醇及水中的一種或二種以上的溶液中進行洗滌，然后用去離子水洗滌，烘干；

(7)將步驟(3)中陰離子有機樹脂溶液均勻涂覆在步驟(6)中多孔基體的另一側無陽離子涂層的表面，用溫度為20～40℃的空氣熱定型1～5min，得到陰離子涂層的厚度為1～10μm；

(8)將步驟(7)中兩側表面為陽、陰離子有機樹脂復合層的多孔膜在甲醇、乙醇、異丙醇及水中的一種或二種以上的溶液中進行洗滌，然后用去離子水洗滌，在40℃左右烘干；

(9)重復步驟(5)～(8)，制備得到所需厚度的復合多孔膜。

5.根據(jù)權利要求4所述的應用，其特征在于：

所述有機溶劑為DMSO、DMAC、NMP、DMF中的一種或二種以上；

所述易揮發(fā)性溶劑為甲醇、四氫呋喃或正己烷中一種或二種以上；

所述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；

所述有機樹脂溶液的涂覆方法為流延法、刮涂法、噴涂法、旋涂法中的一種或兩種以上。