[發明專利]納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復合膜及其連續流延制備方法

有效

• 申請號: 201710602725.1
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN109280197B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 賀建蕓;楊大偉;苑會林
• 申請（專利權）人: 淮安科潤膜材料有限公司
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;C08J7/04;C08K7/06;C08L101/04;C08L101/08;C08L29/04
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

1.一種納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復合膜的連續流延制備方法，其特征在于，包括步驟：

(1)全氟磺酸樹脂溶液的制備

按質量比100：2稱量全氟磺酸樹脂及預處理的納米碳纖維，共同放入低沸點溶劑中，在高壓反應釜中恒溫恒壓溶解，反應釜的溫度為200～250℃，壓力為5～10MPa，攪拌轉速設置為1000～3000r/min，時間為3～6h，關閉反應釜，降溫降壓，得到全氟磺酸樹脂的初溶液；

在所述全氟磺酸樹脂的初溶液中放入高沸點溶劑，攪拌均勻，然后置于140℃的鼓風烘箱中，去除低沸點溶劑，得到濃度為15％的全氟磺酸樹脂溶液；

(2)全氟羧酸樹脂溶液的制備

稱量全氟羧酸樹脂，放入低沸點溶劑中，在高壓反應釜中恒溫恒壓溶解，反應釜的溫度為200～250℃，壓力為5～10MPa，攪拌速率為1000～3000r/min，時間為2～5h；關閉反應釜，降溫降壓，得到全氟羧酸樹脂的初溶液；

在所述全氟羧酸樹脂的初溶液中放入高沸點溶劑，攪拌均勻，然后置于140℃的鼓風烘箱中，去除低沸點溶劑，得到濃度為15％的全氟羧酸樹脂溶液；

(3)混合液的制備

稱取適量聚乙烯醇和去離子水于錐形瓶中，95℃攪拌24h，使聚乙烯醇充分溶解后，加入高沸點溶劑，攪拌均勻，置于140℃的鼓風烘箱中，去除去離子水，得到濃度15％的聚乙烯醇溶液；

將所述全氟磺酸溶液、全氟羧酸溶液及聚乙烯醇溶液按質量比50:50:10混合均勻，得到混合液；

(4)流延成膜

將所述全氟磺酸樹脂溶液、混合液及全氟羧酸樹脂溶液依次加入在鋼帶上方前后排列的三個流延刀頭中，依次為第一流延刀頭、第二流延刀頭，第三流延刀頭；

第一流延刀頭涂覆所述全氟磺酸溶液于鋼帶上，經過溫度160℃的第一烘箱烘干，得到全氟磺酸樹脂層；

第二流延刀頭流延混合液于所述全氟磺酸樹脂層的表面，經過溫度160℃的第二烘箱烘干，得到相容層；

第三流延刀頭流延所述全氟羧酸溶液于所述相容層的表面，經過溫度160℃的第三烘箱烘干，冷卻后揭膜，得到納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復合膜。

2.如權利要求1所述的納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復合膜的連續流延制備方法，其特征在于，所述納米碳纖維的直徑是80～200nm，長徑比200～400。

3.如權利要求1所述的納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復合膜的連續流延制備方法，其特征在于，所述全氟羧酸樹脂層的厚度為0.03～0.08mm；所述摻雜有納米碳纖維的全氟磺酸樹脂層的厚度為0.05～0.11mm；所述相容層的厚度為0.01～0.02mm；所述復合膜的厚度為0.12～0.2mm。

4.如權利要求1所述的納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復合膜的連續流延制備方法，其特征在于，所述納米碳纖維的處理方式，至少包括氧化、酸化、去離子化處理及化學接枝中的一種。

5.如權利要求1所述的納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復合膜的連續流延制備方法，其特征在于，所述低沸點溶劑至少包括去離子水、乙醇、丙醇及丙酮中的一種。

6.如權利要求1所述的納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復合膜的連續流延制備方法，其特征在于，所述高沸點溶劑至少包括N,N-二甲基甲酰胺、1,2-丙二醇、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮及二甲基亞砜中的一種。

7.如權利要求1所述的納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復合膜的連續流延制備方法，其特征在于，所述鋼帶的速度為1～3m/min。

8.如權利要求1所述的納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復合膜的連續流延制備方法，其特征在于，所述第一流延刀頭的刀口厚度為0.1～0.2mm；所述第二流延刀頭的刀口厚度為0.02～0.04mm；所述第三流延刀頭的刀口厚度為0.05～0.1mm。

9.如權利要求1所述的納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復合膜的連續流延制備方法，其特征在于，所述鋼帶經過第一烘箱、第二烘箱及第三烘箱的時間相同，都為10min。