[發明專利]石墨烯摻雜的全氟磺酸-羧酸復合膜及其雙層共擠吹塑及拉伸成型方法

有效

• 申請號: 201710602159.4
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN109280196B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 楊大偉;賀建蕓;苑會林;高啟秀;鄭明森;董全峰
• 申請（專利權）人: 蘇州科潤新材料股份有限公司
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;C08J7/14;C08J3/075;C08L27/18;C08L29/04;C08K9/06;C08K3/04;C08K5/20;C08K5/053;C08K5/12;B29D7/01
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 洪余節

本發明提供了一種石墨烯摻雜的全氟磺酸?羧酸復合膜及其雙層共擠吹塑及拉伸成型方法。所述石墨烯摻雜的全氟磺酸?羧酸復合膜包括全氟羧酸樹脂層以及石墨烯摻雜的全氟磺酸樹脂層。本發明通過采用硅烷偶聯化的石墨烯先均勻分散于聚乙烯醇溶液中，再與全氟磺酸樹脂混合均勻，得到的石墨烯增強全氟磺酸樹脂可直接利用擠出機雙層共擠吹塑成型為機械強度較大的離子交換復合膜；又采用雙向拉伸成型制備出橫縱向強度高，厚度薄且均勻，平整度較好的離子交換復合薄膜；本發明解決了現有吹塑技術無法生產強度高且具有實用性的離子交換復合膜的缺點，具有成膜率高、成膜速度快，環保節能，易于工業化的優點。

技術領域

本發明屬于聚合物加工改性領域，具體地，涉及一種石墨烯摻雜的全氟磺酸-羧酸復合膜及其雙層共擠吹塑及拉伸成型方法。

背景技術

全氟磺酸離子交換膜(PFSIEM)是以聚四氟乙烯結構為骨架，末端帶有磺酸根的烯醚結構為側鏈的全氟聚合物，它具有良好的化學穩定性和熱穩定性，是很好的離子交換載體，因而PFSIEM已廣泛的用于氯堿離子膜、燃料電池隔膜和各種膜過程領域。全氟磺酸離子交換膜在電解制備裝置、電滲析、化學催化、氣體分離、氣體干燥、污水處理、海水淡化等方面有其它材料不可比擬的優勢。美國杜邦公司的Nafion系列全氟離子交換樹脂及其離子膜已經得到廣泛應用，但全氟離子交換樹脂及其離子膜的研究還遠遠不夠完善。全氟磺酸離子膜通常是通過將全氟磺酸離子交換樹脂溶解在溶劑中制成成膜溶液后，再將該溶液沉積在某種基體上或者將溶液澆注到模板上，然后揮發除去溶劑而制得(美國專利4731263，4178218，5643968，3849243等；中國專利1624202等)。苑會林等人發明了一種采用凝膠擠出流延薄膜制備全氟磺酸離子膜的方法和一種采用熔融擠出壓延薄膜制備全氟磺酸離子膜的方法(中國專利200510162529，中國專利200510162528)。前者是通過螺桿式擠出機將樹脂與溶液混合制得凝膠，然后在熔融塑化狀態下經流延機頭成型為薄膜制品；后者是通過螺桿式擠出機將全氟磺酸氟樹脂在熔融塑化狀態下經薄片機頭擠出成型，再經三輥壓光為薄膜制品，或經由三輥壓光機與基材復合可直接制成布基復合材料。

與上述的成型方法相比，熔融擠出吹塑法設備費用小、耗能低、工藝簡單，且產品具有縱橫強度均勻、無需切邊、厚度和寬度變化靈活等優點，但是現有的方法不能制備厚度均勻且較薄的膜，而且強度也達不到現有產品的要求，從而這些問題都極大限制該方法的推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的局限性而提供一種石墨烯摻雜的全氟磺酸-羧酸復合膜及其雙層共擠吹塑及拉伸成型方法，其特點是采用硅烷偶聯化的石墨烯先均勻分散于聚乙烯醇溶液中，再與全氟磺酸樹脂混合均勻，得到的石墨烯增強全氟磺酸樹脂可直接利用擠出機雙層共擠吹塑成型為機械強度較大的離子交換復合膜；又采用雙向拉伸成型制備出橫縱向強度高，厚度薄且均勻，平整度較好的離子交換復合薄膜；本發明解決了現有吹塑技術無法生產強度高且具有實用性的離子交換復合膜的缺點，具有成膜率高、成膜速度快，環保節能，易于工業化的優點。

為了實現上述目的，本發明提供了一種石墨烯摻雜的全氟磺酸-羧酸復合膜，其包括全氟羧酸樹脂層以及石墨烯摻雜的全氟磺酸樹脂層。