咪唑类离子液体掺杂改性磺化聚苯硫醚质子交换膜材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种咪唑类离子液体掺杂改性磺化聚苯硫醚质子交换膜材料及其制备方法。该质子交换膜的组成及质量百分比为：磺化度为57%~80%的SPPS：70%～90%；咪唑类离子液体：0.1%～5%；制膜溶剂：5%～25%。本发明方法是以SPPS为基体，咪唑类离子液体为填充相，制备出均匀混合制膜液，采用流延成膜的方法经干燥制备出复合膜。本发明制备成本低，工艺简单，所制得的质子交换膜电导率高，阻醇性能好，在30°C~110°C下的电导率为3.10×10-3S/cm～3.50×10-2S/cm，阻醇系数达到1.00×10-7cm2/s～9.00×10-7cm2/s，吸水率为20%～200%。
【专利说明】咪唑类离子液体掺杂改性磺化聚苯硫醚质子交换膜材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种咪唑类离子液体掺杂改性磺化聚苯硫醚质子交换膜材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]离子液体是在室温或近于室温下呈液态的由阴阳离子组成的室温熔融盐，具有导电性、难挥发、不燃烧、电化学稳定等优点。因此，将离子液体应用与电化学研究可以减轻放电负荷，作为电解质的使用温度也远远低于熔融盐。
[0003]磺化聚苯硫醚(SPPS)材料因具有高机械强度、优异的热稳定性及化学稳定性成为直接甲醇燃料电池用质子交换膜的重点研究材料。用浓硫酸对聚苯硫醚磺化，将磺酸基团引入到聚苯硫醚的主链上，由于磺酸基亲水相与聚合物骨架上苯环、碳硫键等疏水相的存在，可使得聚苯硫醚材料具有一定的质子传导率，并且聚苯硫醚制备成本较低、耐热稳定性优异能满足燃料 电池对质子交换膜材料的要求。但是，这种材料的磺化度(DS，SPPS每100个重复单元所含的磺酸基团数目)会直接影响质子交换膜的性能，因此要选择合适的磺化度来进行掺杂制膜。在磺化聚苯硫醚质子交换膜的方案设计上，通常需要对磺化聚苯硫醚磺化度及改性的方法进行综合考虑，得到最佳的质子交换膜。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一在于提供一种咪唑类离子液体掺杂改性磺化聚苯硫醚质子交换膜材料。
[0005]本发明的目的之二在于提供该质子交换膜材料的制备方法。
[0006]一种咪唑类离子液体掺杂改性磺化聚苯硫醚质子交换膜材料，其特征在于该材料的组成及其质量百分含量为:
磺化聚苯硫醚70%~90% ；
味p坐类尚子液体0.1%~5% ；
制模溶剂5%~25% ；
所述的磺化聚苯硫醚的结构为:
【权利要求】
1.一种咪唑类离子液体掺杂改性磺化聚苯硫醚质子交换膜材料，其特征在于该材料的组成及其质量百分含量为: 磺化聚苯硫醚70%~90% ； 味P坐类尚子液体0.1%~5% ； 制模溶剂5%~25% ；
所述的磺化聚苯硫醚的结构为:
2.根据权利要求1所述的咪唑类离子液体掺杂改性磺化聚苯硫醚质子交换膜材料，其特征在于所述的磺化聚苯硫醚的磺化度为57%~80%。
3.一种制备根据权利要求1所述的咪唑类离子液体掺杂改性磺化聚苯硫醚质子交换膜材料的方法，其特征在于该方法的具体步骤为: a.将不同磺化度的磺化聚苯硫醚溶解在制膜溶剂中，配制成质量百分比浓度为5.0%~35.0%的制膜液； b.在步骤a所得的制膜液中加入咪唑类离子液体，70° C~100 ° C下，惰性气氛保护下搅拌10 h~24 h，冷却至室温，抽滤除去不溶物，干燥，即得到咪唑类离子液体掺杂改性磺化聚苯硫醚质子交换膜材料。
4.根据权利要求2所述的咪唑类离子液体掺杂改性磺化聚苯硫醚质子交换膜材料的制备方法，其特征在于所用的制膜溶剂为:N，N-二甲基甲酰胺DMF、N，N-二甲基乙酰胺DMAC或二甲基亚砜DMSO。
【文档编号】H01M8/10GK103746133SQ201310439962
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】郭强, 李夏, 钱君质, 毕宸洋, 张天骄, 陈新新 申请人:上海大学