[發(fā)明專利]一種雙酚A摻雜質(zhì)子交換膜及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810887308.0
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN108976702A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊文穎
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥滴答科技有限公司
• 主分類號: C08L61/16
• 分類號: C08L61/16;C08L65/00;C08K9/00;C08K9/04;C08K3/26;C08K5/098;C08H7/00;C08J5/22;C08G61/12
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本發(fā)明公開了一種雙酚A摻雜質(zhì)子交換膜及其制備方法，所述的雙酚A摻雜質(zhì)子交換膜是由下述重量份的原料組成的：碳酸鈣7?10、雙酚A 2?3、磺化聚醚醚酮110?130、蓖麻酸鈣1?2、木質(zhì)素10?18、過氧化鈉1?2、硬脂酸6?8、噻吩30?40、氧化劑0.8?1、三乙胺0.1?0.13。本發(fā)明不僅實現(xiàn)了木質(zhì)素、碳酸鈣與磺化聚醚醚酮間的分散相容性，從而提高了成品交換膜的力學(xué)穩(wěn)定性，而且通過雙酚A改性處理，能夠提高成品交換膜的耐熱穩(wěn)定性，本發(fā)明還引入了聚噻吩，從而提高了成品膜的質(zhì)子導(dǎo)電率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池材料領(lǐng)域，具體涉及一種雙酚A摻雜質(zhì)子交換膜及其制備方法。

背景技術(shù)

迄今最常用的質(zhì)子交換膜(PEMFC)仍然是美國杜邦公司的Nafion膜，具有質(zhì)子電導(dǎo)率高和化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點，目前PEMFC大多采用Nafion等全氟磺酸膜，國內(nèi)裝配PEMFC所用的PEM主要依靠進口；

目前，為了提高質(zhì)子交換膜的品質(zhì)，有的研究將含碳材料與導(dǎo)電聚合物共混摻雜，含碳材料可以是炭黑、石墨、納米碳等，聚合物為聚苯胺、聚吡咯等；該方法與眾多無機材料的方法類似，大多可以提高復(fù)合膜的保水能力，從而達(dá)到擴大質(zhì)子交換膜燃料電池工作溫度范圍的目的，但是復(fù)合膜會變脆且硬，成膜性變差，而且容易造成團聚，從而堵塞了質(zhì)子的傳輸通道，進而影響到復(fù)合膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率；

因此，如何提高成膜性，提高原料間的相容性，提高膜的力學(xué)性能，避免質(zhì)子的傳輸通道堵塞，都是目前研究的重點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種雙酚A摻雜質(zhì)子交換膜及其制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種雙酚A摻雜質(zhì)子交換膜，它是由下述重量份的原料組成的：碳酸鈣7-10、雙酚A2-3、磺化聚醚醚酮110-130、蓖麻酸鈣1-2、木質(zhì)素10-18、過氧化鈉1-2、硬脂酸6-8、噻吩30-40、氧化劑0.8-1、三乙胺0.1-0.13。

所述的氧化劑為三氯化鐵。

所述雙酚A摻雜質(zhì)子交換膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)取過氧化鈉，加入到其重量10-17倍的去離子水中，攪拌均勻，加入木質(zhì)素，升高溫度為50-60℃，保溫攪拌1-2小時，送入到烘箱中，在75-80℃下干燥至恒重，出料冷卻，得改性木質(zhì)素；

(2)取硬脂酸、碳酸鈣混合，在70-80℃下保溫加熱30-40分鐘，加入到其重量4-6倍的氯化亞砜中，超聲1-2小時，蒸餾除去氯化亞砜，得活化碳酸鈣；

(3)取上述活化碳酸鈣、改性木質(zhì)素混合，加入到混合料重量16-20倍的去離子水中，攪拌均勻，送入到冰水浴中，加入三乙胺，攪拌反應(yīng)1-2小時，出料，得木質(zhì)素改性碳酸鈣分散液；

(4)取噻吩，加入到上述木質(zhì)素改性碳酸鈣分散液中，攪拌均勻，送入到反應(yīng)釜中，通入氮氣，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜溫度為10-15℃，加入氧化劑，攪拌反應(yīng)3-5小時，出料，抽濾，將濾餅水洗，常溫干燥，與雙酚A共混，加入到混合料重量2-3倍的氯仿中，超聲10-20分鐘，蒸餾除去氯仿，得雙酚A改性聚合物；

(5)取上述雙酚A改性聚合物，與磺化聚醚醚酮、蓖麻酸鈣混合，加入到混合料重量10-16倍的二甲基亞砜中，在100-110℃下超聲17-20小時，流延成膜，即得所述雙酚A摻雜質(zhì)子交換膜。

本發(fā)明的優(yōu)點：