[發明專利]一種質子交換膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111269176.3
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114006017B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 王英;漆海龍;張金;楊成;張家海
• 申請（專利權）人: 中汽創智科技有限公司
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/1004
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

1.一種質子交換膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

步驟1、將含氟苯乙烯、縮水甘油醚和乙烯基苯磺酸鈉鹽進行聚合反應，得到預聚物；

步驟2、將步驟1所得預聚物和含氨基氮雜環化合物進行接枝反應，交聯，得到交聯聚合物；

步驟3、將步驟2所得交聯聚合物進行離子交換反應，得到磺酸基交聯型的質子交換膜；

步驟3中，所述離子交換反應在鹽酸溶液中進行。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，所述含氟苯乙烯、縮水甘油醚和乙烯基苯磺酸鈉鹽的質量比為1:(0.1-5)：(0.1-5)。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含氟苯乙烯包括2.3.4.5.6-五氟苯乙烯。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述縮水甘油醚包括烯丙基縮水甘油醚和/或4-乙烯基芐基縮水甘油醚。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚合反應的引發劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或偶氮二異丁酸二甲酯中的任意一種或至少兩種的組合。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，以所述含氟苯乙烯、縮水甘油醚和乙烯基苯磺酸鈉鹽的總質量為100％計，所述引發劑的質量百分數為1.5％-2.5％。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚合反應的溫度為70-80℃。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚合反應的時間為18-24h。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，所述預聚物和含氨基氮雜環化合物的質量比為1:(0.1-3)。

10.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含氨基氮雜環化合物包括胺基咪唑類化合物、胺基苯并咪唑類化合物、胺基哌嗪類化合物、胺基哌啶類化合物、胺基吡咯類化合物、胺基三唑類化合物或三聚氰胺中的任意一種或至少兩種的組合。

11.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述含氨基氮雜環化合物包括2-氨基咪唑、4-氨基咪唑、1-(3-氨基丙基)咪唑、2-氨基苯并咪唑、1-氨基哌嗪、2-氨基哌嗪、氨基乙基哌嗪、3-氨基-1,2,4-三唑、2-氨基哌啶、3-氨基哌啶、4-氨基哌啶、3-氨基吡咯或三聚氰胺中的任意一種或至少兩種的組合。

12.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2中，所述接枝反應的溫度為90-100℃。

13.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述接枝反應的時間為18-24h。

14.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述接枝反應在無水溶劑中進行。

15.一種質子交換膜，其特征在于，所述質子交換膜由權利要求1-14任一項所述的方法制備得到。

16.一種燃料電池，其特征在于，所述燃料電池包括權利要求15所述的質子交換膜。