[發明專利]高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010573644.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111875825A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 鄒業成;馬灼明;馬曉娟;蘇璇;王麗;馮威;張永明
• 申請（專利權）人: 山東東岳高分子材料有限公司
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;C08L101/04;C08K9/00;C08K3/04;H01M8/1048;H01M8/1053;H01M8/1067;H01M8/1069
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

1.一種高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜，其特征在于：所述的復合離子交換膜由全氟磺酸樹脂層和多孔增強層構成，全氟磺酸樹脂層涂覆于多孔增強層的兩側，所述全氟磺酸樹脂層由磺化石墨烯和全氟磺酸樹脂構成，磺化石墨烯的添加量為全氟磺酸樹脂總質量的0.1～20wt％。

2.根據權利要求1所述的高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜，其特征在于：所述的磺化石墨烯的層數小于10層，徑向尺寸為100nm～50μm，厚度為0.3～50nm，S元素含量為0.1～20wt％。

3.根據權利要求1所述的高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜，其特征在于：所述的全氟磺酸樹脂為長支鏈全氟磺酸樹脂或短支鏈全氟磺酸樹脂中的一種或兩種。

4.根據權利要求1所述的高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜，其特征在于：所述的全氟磺酸樹脂的EW值為700～1300g/mol，數均分子量為15萬-70萬，分子量分布為1.05～1.8。

5.根據權利要求1所述的高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜，其特征在于：所述的多孔增強層的厚度為2～30μm，孔隙率為60～90％，克重為2～5g/m²。

6.根據權利要求1所述的高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜，其特征在于：所述的復合離子交換膜的厚度為5-50μm。

7.根據權利要求1所述的高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜，其特征在于：所述的多孔增強層為聚四氟乙烯、PFA、PVDF或PEEK中的一種或一種以上構成。

8.一種權利要求1-7任一所述的高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)將磺化石墨烯與全氟磺酸樹脂溶液充分混合后，制備成磺化石墨烯均勻分散的成膜樹脂溶液；

(2)將步驟(1)得到的成膜樹脂溶液采用溶液流延法均勻的涂覆到多孔增強材料的兩側，預成型；

(3)將步驟(2)中預成型形的薄膜進行干燥處理，制得高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜。

9.根據權利要求8所述的高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中磺化石墨烯與全氟磺酸樹脂溶液的混合方式為機械攪拌、磁力攪拌、超聲震蕩、剪切乳化、細胞粉碎或超臨界流體中的一種或一種以上。

10.根據權利要求8所述的高質子傳導的增強型全氟磺酸復合離子交換膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中全氟磺酸樹脂溶液的固含量為5～30wt％，黏度為30～300cps。