高磺化聚醚醚酮与氧化石墨烯的共聚物材料及其质子交换膜制备方法技术

一类高度磺化的聚醚醚酮接枝到氧化石墨烯的共聚物(GO‑g‑SPEEK)质子交换膜材料及其膜的制备方法。确定了GO和SPEEK两种聚合物单元的组份比例及共聚成膜方法，得到了传导性、溶胀度、吸水率、及其燃料电池性能的优化组合。说明了膜中两种聚合物单元的作用，质子传导率测试显示聚醚醚酮接枝氧化石墨烯共聚物对最终质子交换膜的离子传导率有较大贡献。与Nafion混合制得的质子交换膜在高温条件下具有很好的质子传导率，在燃料电池的应用方面具有较理想的效果。

【技术实现步骤摘要】
高磺化聚醚醚酮与氧化石墨烯的共聚物材料及其质子交换膜制备方法
本专利技术涉及高分子化学，材料化学领域，具体是涉及到一类新的聚醚醚酮接枝氧化石墨烯的共聚物质子交换膜材料及其制备方法。
技术介绍
质子交换膜(PEMs)作为聚电解质膜的关键部分在燃料电池中起着关键的作用。由于它具有紧凑的结构、室温下启动能力、高功率密度等特点，在车辆和便携设备的应用中得到广泛关注。质子交换膜燃料电池由阴极、阳极和质子交换膜组成，通过氢和氧的电化学反应把化学能直接转变成电能，副产物只有水和热。在质子交换膜燃料电池的组成中，起关键作用的就是质子交换膜，它隔离阴阳极，提供质子的传输通道。所以，高质量的质子交换膜不仅具有高效的的质子传导率，而且在水中要有较好的机械性能。全氟磺酸膜(PFSA)，例如Nafion隔膜，尽管在整体性能上优于其他类膜，仍有一些不足之处，如高成本、低热稳定性和高透气性，这些缺点阻碍了全氟磺酸膜(PFSA)的大范围商业应用。聚醚醚酮不仅具有成本低的特点，而且具有较好的机械性能和热强度。聚醚醚酮的质子传导率取决于它的磺化程度。虽然加大磺化度有助于提高质子传导率，但同时也会发生溶胀作用，从而导致甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类高度磺化的聚醚醚酮接枝到氧化石墨烯的共聚物(GO‑g‑SPEEK)质子交换膜材料，其特征在于：聚合物膜将SPEEK接枝到GO上，由两种物质得到一个聚合块,其结构式为

【技术特征摘要】
1.一类高度磺化的聚醚醚酮接枝到氧化石墨烯的共聚物(GO-g-SPEEK)质子交换膜材料，其特征在于：聚合物膜将SPEEK接枝到GO上，由两种物质得到一个聚合块,其结构式为以及GO-g-SPEEK、GO-g-SPEEK/s-PBI-3、GO-g-SPEEK/s-PBI-8、GO-g-SPEEK/Nafion-10、GO-g-SPEEK/Nafion-33系列质子交换膜的应用。2.一类高度磺化的聚醚醚酮接枝到氧化石墨烯的共聚物(GO-g-SPEEK)质子交换膜系列材料制备方法，其特征在于：将高度磺化的聚醚醚酮接枝在氧化石墨烯上得到共聚物材料，同时在此基础上加入Nafion和s-PBI应用于燃料电池的质子交换膜，制备方法如下：A.合成聚醚醚酮(SPEEK)：在室温氮气保护下，将4.0g聚醚醚酮缓慢加入到100mL浓硫酸(95-98％)；待聚醚醚酮完全溶解后，溶液在70℃下剧烈搅拌3小时；之后将聚合物溶液在冰水中淬灭，再加入过量冷水得到纤维态的磺化聚醚醚酮聚合物。聚合物经过沉淀、过滤后，用蒸馏水洗涤多次至中性，在100℃真空条件下干燥24小时。B.合成羟基化聚醚醚酮(SPEEK-OH)：将0.48聚醚醚酮溶于纯化的30mLDMSO中，缓慢加入0.12g硼氢化钠，在120℃氮气保护环境下搅拌12小时；冷却至室温后，将混合物加入2-丙醇离心三次；收集沉淀物在70℃真空条件下干燥24小时，得到白色粉末。C.合成溴化石墨烯(GO-Br):反应瓶中放入135mg氧化石墨烯，磁转子和20mL硫酸；混合物在冷凝回流条件下搅拌5小时；抽滤分离产物，加入去离子水离心三次纯化产物，之后用甲醇冲洗几次；最后，将产物置于80℃真空环境中干燥24小时。D.合成s-PBI：将1g...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐虎林，朱长进，
申请(专利权)人：北京秦天科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11