全氟磺酸离子膜的制备方法与流程

文档序号:15037612发布日期:2018-07-27 20:38阅读:843来源:国知局

本发明属于橡胶助剂技术领域,具体涉及一种全氟磺酸离子膜的制备方法。



背景技术:

全氟磺酸离子膜是一种及其重要的高科技材料。这种膜材料是全钒液流电池、燃料电池、离子膜氯碱工业不可缺少的关键材料,而且其价值在这些装置的生产成本中占据较大的比例,如在全钒液流电池的电堆中,离子膜占据电堆成本的百分之七十。全氟磺酸离子膜在这些装置中起的作用是隔离正负极及其电极室电解液,让其中的离子按照电化学要求有选择性地通过,使电池或电解池在运作过程中内部能够按规则有序地进行导电,而正负极上产生的物质则不能随意传递,从而使电池或电解池能够处于良好的运行状态。

然而就现有的技术而言,还不能满足这些要求。比如,对于现有的全氟磺酸离子膜来说,当质子传导率升高时,全氟聚合物的当量值就会下降,膜的机械强度也会随之降低,膜的防渗漏性能也会随之降低。如果采用非全氟的方式来改善这些性能,则所得到的膜会因化学耐久性不理想,而在长期稳定性方面存在问题。



技术实现要素:

针对上述技术问题,本发明提供一种全氟磺酸离子膜的制备方法。

具体技术方案为:

全氟磺酸离子膜的制备方法,包括二氧化钛与两种全氟磺酸聚合物混溶交联反应,形成网络互穿的空间结构的离子膜。

所述的网络互穿的空间结构为有序、均匀排列的三维网孔结构。所述的三维网孔孔径为200-600nm。所述的二氧化钛粒径为1~200nm。

所述的全氟磺酸聚合物为六氟环氧丙烷分别与四氟丙酸、四氟丁二酸在催化剂作用下,缩合反应得到第一全氟磺酸聚合物或全氟磺酸聚合物。

本发明提供的全氟磺酸离子膜的制备方法,是通过化学改性获得两种性质不同的全氟磺酸聚合物,其中一种具有较好的力学性能,另一种具有较高的离子交换能力和离子传导选择性,在工艺过程中把两种聚合物与二氧化钛的前体混溶后制膜并使之发生交联反应,形成网络互穿的空间结构来提高全氟磺酸离子膜的抗老化性能、力学性能、离子交换能力及离子传导选择性。由于本方案采用了一些特殊的化学接枝技术,可以更好地阻止氢氧根离子和氯离子的通过,而让钠离子的传导更加通畅,并减少了部分昂贵化学材料的使用,因而有望提高离子膜的性能和降低生产成本。

具体实施方式

结合实施例说明本发明的具体技术方案。

全氟磺酸离子膜的制备方法,包括二氧化钛与两种全氟磺酸聚合物混溶交联反应,形成网络互穿的空间结构的离子膜。

所述的网络互穿的空间结构为有序、均匀排列的三维网孔结构。所述的三维网孔孔径为200-600nm。所述的二氧化钛粒径为1~200nm。

所述的全氟磺酸聚合物为六氟环氧丙烷分别与四氟丙酸、四氟丁二酸在催化剂作用下,缩合反应得到第一全氟磺酸聚合物或全氟磺酸聚合物。然后和二氧化钛经过混溶、流涎成膜、交联处理、定型处理而成。

产品达到的主要技术:

厚度170-190微米;

密度1.9-2.1(克/立方厘米);

质子传导率0.09min(s/cm);

交换容量1.0min(meq/g);

拉伸强度40min(mpa);

透气率0.01max(毫升/分钟平方厘米);

溶胀率15(%)。



技术特征:

技术总结
本发明属于橡胶助剂技术领域,具体涉及一种全氟磺酸离子膜的制备方法,包括二氧化钛与两种全氟磺酸聚合物混溶交联反应,形成网络互穿的空间结构的离子膜。本发明提供的全氟磺酸离子膜的制备方法,是通过化学改性获得两种性质不同的全氟磺酸聚合物,其中一种具有较好的力学性能,另一种具有较高的离子交换能力和离子传导选择性,在工艺过程中把两种聚合物与二氧化钛的前体混溶后制膜并使之发生交联反应,形成网络互穿的空间结构来提高全氟磺酸离子膜的抗老化性能、力学性能、离子交换能力及离子传导选择性。

技术研发人员:胡立新;谈建新
受保护的技术使用者:江苏国立化工科技有限公司
技术研发日:2017.12.22
技术公布日:2018.07.27
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