[發明專利]磺化聚醚醚酮-原位磷酸化二氧化鈦雜化膜及制備和應用

有效

• 申請號: 201410091942.5
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103865231A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 吳洪;曹穎;姜忠義
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08L61/16
• 分類號: C08L61/16;C08K9/04;C08K3/22;C08G8/28;C08J7/14;C08J5/22;H01M8/02;H01M2/16
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

1.一種磺化聚醚醚酮-原位磷酸化二氧化鈦雜化膜，其特征在于，該雜化膜厚度為45~80?μm，它是由磺化度為60~75%的磺化聚醚醚酮作為膜基質，其中摻雜粒徑為30~60?nm的原位生成的二氧化鈦球，二氧化鈦球與磺化聚醚醚酮的質量比為0.01~0.15。

2.一種按權利要求1所述的磺化聚醚醚酮-原位磷酸化二氧化鈦雜化膜制備方法，其特征在于包括以下過程：

1）磺化聚醚醚酮的溶液制備：

將聚醚醚酮顆粒溶于質量濃度為98%的硫酸中，配制成質量濃度為14~18%的聚醚醚酮硫酸溶液，于溫度45~50?^oC及勻速攪拌下進行磺化反應6~8?h，將得到的反應物沉淀于溫度為5~10?^oC的去離子水中浸泡，沖洗至中性，再經干燥后得到磺化度為60~75%的磺化聚醚醚酮；在室溫及攪拌下，將磺化度為60~75%的磺化聚醚醚酮溶解到N,N-二甲基甲酰胺中，配制成質量濃度為10~14%的磺化聚醚醚酮溶液；

2）鈦前驅體的預水解：

室溫下，將質量濃度為60~99%的四氯化鈦與去離子水、乙醇按照（0.05~0.2）:2:1的體積比混合，攪拌，預水解0.5~3?h，得到含二氧化鈦的溶膠；

3）鑄膜液的制備：

按照步驟2）制的溶膠中的二氧化鈦與步驟1）制的溶液中的磺化聚醚醚酮的質量比為（0.01~0.15）:1，將含二氧化鈦的溶膠逐滴加入到磺化聚醚醚酮溶液中，于室溫下攪拌1~2?h得混合溶液，于此同時并向該混合溶液中按步驟2）所用的四氯化鈦與亞氨基三亞甲基磷酸的摩爾比為（2~4）:1，加入質量濃度為0.565~2.26%的亞氨基三亞甲基磷酸的N,N-二甲基甲酰胺溶液，制得鑄膜液；

4）制膜：

將步驟3）得到的鑄膜液經靜置脫泡、過濾，流延于干凈的玻璃板上，于溫度60~80?^oC下干燥12~24?h成膜，將制得的膜浸泡于2?M的鹽酸中24~48?h后，用去離子水沖洗至中性，真空干燥24?h，得到磺化聚醚醚酮-原位磷酸化二氧化鈦雜化膜。

3.一種磺化聚醚醚酮-原位磷酸化二氧化鈦雜化膜的應用，用作直接甲醇燃料電池質子交換膜，在溫度65?^oC飽和濕度下質子傳導率為0.259~0.302?S?cm^-1，甲醇滲透率為5.30~6.52×10^-7?cm²?s^-1。