本发明专利技术公开了一种淀粉/壳聚糖固体电解质薄膜的制备方法及其应用。采用氯化铝和氯化锂分别对壳聚糖和淀粉进行增塑改性，再加入甘油改性，通过热塑加工成型制备得到原始淀粉/壳聚糖复合薄膜，通过后续加入戊二醛溶液中浸泡的方式进行交联，并将交联后的淀粉/壳聚糖薄膜放入KOH溶液中浸泡改性得到淀粉/壳聚糖固体电解质薄膜。通过本发明专利技术提出的制备方法，可高效制备得到性能优良的淀粉/壳聚糖固体电解质薄膜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料制备及电化学
，特别涉及一种淀粉/壳聚糖固体电解质 薄膜的制备及应用。
技术介绍
聚合物电解质薄膜既可作为固体电解质，又可阻止电池阳极和阴极间物质的渗 透，已经越来越成为获得高性能燃料电池的关键器件。Nafion隔膜被认为是最先进的用于 直接甲醇燃料电池的聚合物电解质薄膜。Nafion薄膜具有较好的化学和物理稳定性，并且 具有高的质子电导率。但Nafion薄膜价格昂贵，且商业化的Nafion薄膜有很高的甲醇透过 率问题，使用Nafion薄膜做隔膜时，甲醇容易从正极渗透到负极。 淀粉是一种半结晶性聚合物，具有很好的化学稳定性、亲水性、耐腐蚀性和较优的 力学性能，且淀粉来源广泛，价格较低。淀粉作为一种水溶性高分子材料，因其具有良好的 水溶性、成膜性、粘接性、乳化性和阻隔性，而被广泛应用于纤维、薄膜、凝胶等领域。 壳聚糖是地球上存在数量仅次于纤维素的第二大天然高分子材料甲壳素的主要 衍生物。壳聚糖是由甲壳素部分N-脱乙酰基的产物，也是甲壳素最主要的衍生物。壳聚糖是 一种水溶性的天然高分子，具有优异的成膜性、抗菌性以及良好的可生物降解性和生物相 容性，且壳聚糖的活泼基团（氨基和羟基)对某些电化学活性物质具有很强的螯合、吸附和 离子交换作用，使得壳聚糖在薄膜、纤维、水凝胶等领域都显示出很强的应用前景。 将淀粉和壳聚糖复合后可制备得到淀粉/壳聚糖复合薄膜，且此复合薄膜有较好 的力学性能和热稳定性能。淀粉和壳聚糖都有较好的甲醇阻隔性能，制备得到的淀粉/壳聚 糖复合薄膜也具有较好的甲醇阻隔性能。淀粉和壳聚糖分子链上含有大量的氨基和羟基， 使得淀粉/壳聚糖复合薄膜有较好的离子导电性能。淀粉/壳聚糖薄膜有望应用在固体电解 质薄膜领域，以淀粉和壳聚糖为原料制备固体电解质薄膜具有很大的成本优势。 公布号为CN105061818A的中国专利申请公开了一种淀粉/壳聚糖复合薄膜的吹 塑成型制备方法，其采用一种高效的复合改性剂，以淀粉、壳聚糖为原料，经吹塑成型工艺 制备出所述淀粉/壳聚糖复合薄膜，该复合改性剂中包含的三种主要组分，组分一为氯化胆 碱、氯化铵中的一种或几种，组分二为硝酸铁、氯化铁中的一种或几种，组分三为有机小分 子甘油、乙二醇、乙醇胺、甲酰胺中的一种或几种。采用该制备方法可解决现有淀粉/壳聚糖 薄膜制备工艺效率低等问题，高效制得性能优良的淀粉/壳聚糖复合薄膜。但该方法的不足 在于经吹塑成型制备的淀粉/壳聚糖薄膜未经后续交联和碱化工艺，不能作为碱性固体电 解质薄膜使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种淀粉/壳聚糖固体电解质薄膜 的制备方法。通过该制备方法制得的薄膜性能优良，离子导电性好。 为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案： ，具体步骤如下： (1) 将壳聚糖与氯化铝搅拌混合得混合料1，将淀粉与氯化锂混合得混合料2，再将混合 料1和混合料2与甘油混合，得到改性的淀粉/壳聚糖复合料； (2) 将步骤（1)中得到的淀粉/壳聚糖复合料加入到单螺杆挤出机中挤出造粒，得到淀 粉/壳聚糖粒料； (3) 将步骤(2)中得到的淀粉/壳聚糖粒料加入到单螺杆挤出机中吹塑成型，得到淀粉/ 壳聚糖复合膜； (4) 将步骤(3)所得的淀粉/壳聚糖复合膜加入到戊二醛溶液中交联反应1h后取出，并 用去离子水反复冲洗残留在膜表面的有机溶剂，得到戊二醛交联的淀粉/壳聚糖薄膜； (5) 将步骤(4)中制备的淀粉/壳聚糖薄膜在50°C真空烘箱中干燥24h后，放入KOH溶液 中25°C下浸泡2h，再在60°C真空烘箱干燥24h，即可得到淀粉/壳聚糖固体电解质薄膜。步骤（1)中，氯化铝的用量为壳聚糖质量的1%~3%，氯化锂的用量为淀粉质量的5%~ 10%，甘油的用量为混合料1和混合料2总质量的20%;淀粉与壳聚糖的质量比为2~4:1。 步骤(1)中壳聚糖与氯化铝于高速混合机中60 °C混合10min;淀粉与氯化锂于高 速混合机中60 °C混合10min;混合料1和混合料2与甘油于高速混合机中60 °C混合15 min〇 步骤（2)中从进料口到出料口，挤出机的温度分别设为150 °C、155 °C、150 °C、 145 °C，挤出机转速为30rpm/min。 步骤(4)中所述的戊二醛溶液的质量分数为10wt%。 步骤(5)中Κ0Η溶液的质量分数为30wt%~40wt%。 -种如上所述的制备方法制得的淀粉/壳聚糖固体电解质薄膜的应用：作为直接 固体燃料电池的隔膜。本专利技术的有益效果为:本专利技术的淀粉/壳聚糖固体电解质薄膜采用氯化铝为壳聚 糖的改性剂，氯化锂为淀粉的改性剂，并加入甘油协同改性壳聚糖和淀粉，通过吹塑成膜法 制备淀粉/壳聚糖薄膜，并采用后处理交联的方式提高淀粉/壳聚糖的耐水性能和尺寸稳定 性;无机盐氯化铝和氯化锂可为淀粉/壳聚糖复合薄膜提供导电离子，且可降低淀粉/壳聚 糖薄膜的结晶性能，最终提高淀粉/壳聚糖复合薄膜的离子导电性;本专利技术提供的淀粉/壳 聚糖固体电解质薄膜可用于甲醇燃料电池隔膜等领域，可取代Nafion薄膜，大大降低其成 本。【具体实施方式】下面通过具体实施例对本专利技术进行具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只 用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练 人员可以根据上述
技术实现思路
对本专利技术做出一些非本质的改进和调整。 实施例1 1) 取壳聚糖30份、氯化铝0.9份，于高速混合机中60 °C混合10min，得改性壳聚糖； 2) 取玉米淀粉60份、氯化锂3份，于高速混合机中60 °C混合10min，得改性淀粉； 3) 将步骤1)和步骤2)所得改性壳聚糖和改性淀粉混合，加入18.78份甘油后于高速混 合机中60 °C混合15min得复合改性的淀粉/壳聚糖； 4) 将步骤3)所得复合改性的淀粉/壳聚糖置于单螺杆挤出机中挤出造粒;从进料口到 出料口，挤出机的温度分别设为150 °C、155 °C、150 °C、145 °C，挤出机转速为30rpm/ min； 5) 将步骤4)所得粒料加入到单螺杆挤出机中挤出吹塑成膜，得到淀粉/壳聚糖复合吹 塑薄膜。 6)将步骤5)所得的淀粉/壳聚糖薄膜加入到10wt%戊二醛溶液中交联反应1h后 取出，并用去离子水反复冲洗残留在膜表面的有机溶剂，得到戊二醛交联的淀粉/壳聚糖薄 膜； 7)将步骤6)中制备的薄膜在50°C真空烘箱中干燥后放入40wt%K0H溶液中25 °C下浸 泡2h;再在60°C真空烘箱干燥24h，即可得到淀粉/壳聚糖聚合物电解质薄膜。 实施例2 1) 取壳聚糖30份、氯化铝0.3份，于高速混合机中60 °C混合10min，得改性壳聚糖； 2) 取玉米淀粉60份、氯化锂6份，于高速混合机中60 °C混合10min，得改性淀粉； 3) 将步骤1)和步骤2)所得改性壳聚糖和改性淀粉混合，加入18.78份甘油后于高速混 合机中60 °C混合15min得复合改性的淀粉/壳聚糖； 4) 将步骤3)所得复合改性的淀粉/壳聚糖置于单螺杆挤出机中挤出造粒;从进料口到 出料口，挤出机的温度分别设为150 °C、155 °C、150 °C、145 °C，挤出机转速为30rpm/ min； 5) 将当前第1页1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种淀粉/壳聚糖固体电解质薄膜的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）将壳聚糖与氯化铝搅拌混合得混合料1，将淀粉与氯化锂混合得混合料2，再将混合料1和混合料2与甘油混合，得到改性的淀粉/壳聚糖复合料；（2）将步骤（1）中得到的淀粉/壳聚糖复合料加入到单螺杆挤出机中挤出造粒，得到淀粉/壳聚糖粒料；（3）将步骤（2）中得到的淀粉/壳聚糖粒料加入到单螺杆挤出机中吹塑成型，得到淀粉/壳聚糖复合膜；（4）将步骤（3）所得的淀粉/壳聚糖复合膜加入到戊二醛溶液中交联反应1 h后取出，并用去离子水反复冲洗残留在膜表面的有机溶剂，得到戊二醛交联的淀粉/壳聚糖薄膜；（5）将步骤（4）中制备的淀粉/壳聚糖薄膜在50℃真空烘箱中干燥24 h后，放入KOH溶液中25℃下浸泡2 h，即可得到淀粉/壳聚糖固体电解质薄膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：江献财，李红梅，孙玉俊，侯琳熙，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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