磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制备磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜的新方法：以聚苯乙烯树脂为原料，通过后磺化反应，制得磺化聚苯乙烯，再与经过表面亲水处理的聚烯烃微孔膜进行复合，制得磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜复合膜，最后再在含五氧化二磷的甲磺酸溶液中进行交联处理，制得磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜。与相应的未交联膜相比，该磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜具有更高的拉伸强度，显著降低的溶胀率和吸水率，而质子导电率的降低程度相对较小。这种磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜制备工艺简单，成本低廉，综合性能优异，在全钒液流电池和质子交换膜燃料电池上具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜的制备方法
本专利技术涉及复合材料制备的
，尤其涉及一种成本低廉、离子交换容量高且溶胀率低的交联复合膜的制备方法。
技术介绍
以煤炭和石油等为代表的传统化石能源属于不可再生能源，随着化石能源的大量消耗，能源短缺以及由化石能源燃烧所带来的环境污染问题日益严重，迫切需要发展清洁能源技术。全钒液流电池作为一种理想的储能技术，在风力发电和光伏发电等清洁能源系统中获得了越来越重要的应用。质子交换膜是全钒液流电池和燃料电池的核心部件之一，其作用是分隔阳极和阴极，质子传导和电子绝缘。目前，质子交换膜广泛采用美国杜邦公司生产的Nafion，但这种材料价格昂贵(600-800美元/m2)以及由于钒离子透过率高造成的自放电现象严重等缺陷极大地限制了其在全钒液流电池上的应用。因此，开发成本低廉、质子导电率高、钒离子透过率低(溶胀率低)、力学性能好和化学稳定性高的质子交换膜对促进全钒液流电池技术的广泛应用具有重要意义。聚苯乙烯是一种成本极其低廉的通用工程塑料，磺化聚苯乙烯是由聚苯乙烯通过后磺化反应或由苯乙烯磺酸钠单体聚合而制得的。作为一类重要的离子交换树脂，磺化聚苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、磺化聚苯乙烯的制备：首先，将1，2‑二氯乙烷、乙酸酐和浓硫酸的混合物于0℃下搅拌4‑5小时，制得乙酰硫酸；其次，将制备得到的乙酰硫酸缓慢滴加到聚苯乙烯的1，2‑二氯乙烷溶液中进行反应；最后，将反应后的混合物倒入到有机烃类溶剂中，产生的固体产物用有机烃类溶剂多次洗涤，烘干后制得磺化聚苯乙烯；步骤二、聚烯烃微孔膜的表面亲水处理：首先，室温下将聚烯烃微孔膜浸泡在无水乙醇中，30分钟后，取出，烘干，以除去其表面的有机杂质；其次，将经过乙醇预处理的聚烯烃微孔膜平铺在清洁、平整的基板上，向所述聚烯烃微孔膜表面滴加乙醇溶液...

【技术特征摘要】
1.一种磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、磺化聚苯乙烯的制备：首先，将1，2-二氯乙烷、乙酸酐和浓硫酸的混合物于0℃下搅拌4-5小时，制得乙酰硫酸；其次，将制备得到的乙酰硫酸缓慢滴加到聚苯乙烯树脂的1，2-二氯乙烷溶液中进行反应；最后，将反应后的混合物倒入到有机烃类溶剂中，产生的固体产物用有机烃类溶剂多次洗涤，烘干后制得磺化聚苯乙烯；步骤二、聚烯烃微孔膜的表面亲水处理：首先，室温下将聚烯烃微孔膜浸泡在无水乙醇中，30分钟后，取出，烘干，以除去其表面的有机杂质；其次，将经过乙醇预处理的聚烯烃微孔膜平铺在清洁、平整的基板上，向所述乙醇预处理的聚烯烃微孔膜表面滴加乙醇溶液，使所述乙醇溶液均匀覆盖所述乙醇预处理的聚烯烃微孔膜表面，室温下30分钟后，于50℃下烘干；重复操作3次，制得表面亲水的聚烯烃微孔膜；步骤三、磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜复合膜的制备：首先，将经过表面亲水处理的聚烯烃微孔膜固定在金属支架上，然后将所述金属支架平放在清洁、平整的基板上；其次，向所述表面亲水处理的聚烯烃微孔膜的表面滴加磺化聚苯乙烯乙醇溶液，使所述磺化聚苯乙烯乙醇溶液完全覆盖所述表面亲水处理的聚烯烃微孔膜，室温放置1小时，然后于40℃烘干；再次，重复操作1-3次，使所述表面亲水处理的聚烯烃微孔膜的微孔中全部充满所述磺化聚苯乙烯；最后，将所述表面亲水处理的聚烯烃微孔膜在50℃下烘干，制得磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜复合膜；步骤四、磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜的制备：将步骤三得到的磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜复合膜浸泡在甲磺酸溶液中，浸泡时间为2-30分钟；然...

【专利技术属性】
技术研发人员：房建华，郭晓霞，应黎彬，梁乃强，宫继业，宫香山，包怡文，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海大宫新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31