[發明專利]一種纖維接枝質子交換膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201810140571.3
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108346813A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 周志強
• 申請（專利權）人: 溫州市贏創新材料技術有限公司
• 主分類號: H01M8/1051
• 分類號: H01M8/1051;H01M8/1069;H01M8/1072;H01M8/1088;C08F289/00;C08F283/06;C08F220/58;C08F220/14
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本發明公開了一種纖維接枝質子交換膜，它是由下述重量份的原料組成的：黃麻纖維10?15、馬來酸酐2?4、引發劑0.8?1、聚苯醚65?70、氯磺酸5?6、烯丙基聚乙二醇0.08?0.1、接枝劑0.1?0.3、丙烯酸甲酯30?40，本發明以氯磺酸為磺化劑，在接枝聚合物乳液中對聚苯醚進行磺化改性，有效的改善了聚苯醚、聚丙烯酸甲酯之間的有效相容，從而提高了成膜質子膜的均勻穩定性，而通過接枝處理的纖維則進一步提高了質子膜的力學強度。

技術領域

本發明屬于燃料電池領域，具體涉及一種纖維接枝質子交換膜及其制備方法。

背景技術

質子交換膜燃料電池已成為汽油內燃機動力最具競爭力的潔凈取代動力源.用作PEM的材料應該滿足以下條件:(1) 良好的質子電導率;(2)水分子在膜中的電滲透作用小;(3)氣體在膜中的滲透性盡可能小;(4)電化學穩定性好;(5)干濕轉換性能好;(6)具有一定的機械強度;(7)可加工性好、價格適當。現階段分為:全氟磺酸型質子交換膜;nafion重鑄膜;非氟聚合物質子交換膜;新型復合質子交換膜等；然而目前，市售的磺化聚苯醚也存在一定的缺陷，比如均勻穩定性差，力學性能較低、抑菌性能差等。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種纖維接枝質子交換膜及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種纖維接枝質子交換膜，它是由下述重量份的原料組成的：

黃麻纖維10-15、馬來酸酐2-4、引發劑0.8-1、聚苯醚65-70、氯磺酸5-6、烯丙基聚乙二醇0.08-0.1、接枝劑0.1-0.3、丙烯酸甲酯30-40。

所述的接枝劑為N-羥甲基丙烯酰胺。

所述的引發劑為過氧化二異丙苯。

一種纖維接枝質子交換膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）取黃麻纖維，加入到其重量10-20倍的、0.5-1mol/l的氫氧化鈉溶液中，浸泡2-3小時，過濾，將纖維水洗，常溫干燥，得活化纖維；

（2）取馬來酸酐、活化纖維混合，加入到混合料重量10-15倍的氯仿中，加入接枝劑，超聲3-5分鐘，得纖維分散液；

（3）取引發劑，加入到其重量13-20倍的氯仿中，攪拌均勻；

（4）取丙烯酸甲酯、烯丙基聚乙二醇混合，加入到混合料重量15-20倍的氯仿中，攪拌均勻，送入到反應釜中，通入氮氣，調節反應釜溫度為60-70℃，加入上述纖維分散液、引發劑水溶液，保溫攪拌4-5小時，出料冷卻，得接枝溶液；

（5）取氯磺酸，加入到上述接枝溶液中，攪拌均勻，加入聚苯醚，超聲1-2小時，抽濾，將濾餅水洗，真空46-50℃下干燥10-13小時，得接枝聚苯醚；

（6）取上述接枝聚苯醚，加入到其重量20-30倍的二甲基甲酰胺中，超聲1-2小時，倒入培養皿中，放入真空干燥箱在70-85℃下真空干燥20-30小時，待膜成型后，放入95-105℃的恒溫干燥箱處理1-2小時，揭膜，冷卻至常溫，即得所述纖維接枝質子交換膜。

本發明的優點：

本發明以丙烯酸甲酯為單體，在引發劑作用下聚合，在聚合過程中引入馬來酸酐處理的纖維，并加入接枝劑，得到接枝聚合物乳液，然后以氯磺酸為磺化劑，在接枝聚合物乳液中對聚苯醚進行磺化改性，有效的改善了聚苯醚、聚丙烯酸甲酯之間的有效相容，從而提高了成膜質子膜的均勻穩定性，而通過接枝處理的纖維則進一步提高了質子膜的力學強度。

具體實施方式

實施例1