本发明专利技术公开了一种氧化铝改性质子膜，它是由下述重量份的原料组成的：氧化铝4‑6、山梨坦单油酸酯1‑2、聚苯醚65‑70、8‑羟基喹啉0.5‑1、蓖麻酸钙1‑2、甲基丙烯酸甲酯16‑20、过硫酸铵0.7‑0.8、氯磺酸3‑4，本发明专利技术充分实现氧化铝与聚苯醚间的分散相容性，从而提高了成品质子膜的均匀稳定性，本发明专利技术加入的氧化铝能够改善成品质子膜的力学强度，提高成品的综合性能。
Alumina modified proton membrane and preparation method thereof
The invention discloses an alumina modified proton membrane, which is composed of the following weight components: alumina 4_6, sorbitan monooleate 1_2, polyphenylene ether 65_70, 8_hydroxyquinoline 0.5_1, calcium ricinite 1_2, methyl methacrylate 16_20, ammonium persulfate 0.7_0.8, chlorosulfonic acid 3_4. The invention is fully solid. The dispersion compatibility between alumina and polyphenylene ether improves the uniform stability of the proton membrane of the finished product. The addition of alumina can improve the mechanical strength of the proton membrane of the finished product and improve the comprehensive performance of the finished product.
【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝改性质子膜及其制备方法
本专利技术属于质子膜领域，具体涉及一种氧化铝改性质子膜及其制备方法。
技术介绍
燃料电池动力系统是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的发电装置，对解决目前“能源短缺”和“环境污染”两大难题具有重要意义。燃料电池根据所使用的电解质不同可分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池(PEMFC)。其中，PEMFC具有能量转化效率高、环境友好，可在室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率和比能量高等突出特点；质子交换膜是PEMFC的核心部件，PEM与一般化学电源中使用的隔膜有区别。质子交换膜燃料电池已成为汽油内燃机动力最具竞争力的洁净取代动力源.用作PEM的材料应该满足以下条件：良好的质子电导率、水分子在膜中的电渗透作用小、气体在膜中的渗透性尽可能小、电化学稳定性好、干湿转换性能好、具有一定的机械强度、可加工性好、价格适当；目前，为了提高质子膜的机械强度，往往在其中引入无机添加剂，由于无机添加剂与聚苯醚的相容性较差，这样就容易造成成品质子膜的均匀性、稳定性较差，从而降低成品膜品质。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种氧化铝改性质子膜及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种氧化铝改性质子膜，它是由下述重量份的原料组成的：氧化铝4-6、山梨坦单油酸酯1-2、聚苯醚65-70、8-羟基喹啉0.5-1、蓖麻酸钙1-2、甲基丙烯酸甲酯16-20、过硫酸铵0.7-0.8、氯磺酸3-4。一种氧化铝改性质子膜的制备方法，包括以下步骤：(1)取8-羟基喹啉，加入到其重量10-15倍的氯仿中，搅拌均匀，得氯仿溶液；(2)取过硫酸铵，加入到其重量20-39倍的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；(3)取甲基丙烯酸甲酯、氯磺酸混合，加入到混合料重量10-17倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，加入上述氯仿溶液、引发剂溶液，保温搅拌3-5小时，出料，得磺化聚合物溶液；(4)取聚苯醚，加入到上述磺化聚合物溶液中，超声20-30分钟，蒸馏除去氯仿，得磺化聚苯醚溶液；(5)取氧化铝、山梨坦单油酸酯混合，加入到混合料重量14-20倍的去离子水中，在50-55℃下保温搅拌10-20分钟，得氧化铝分散液；(6)取上述磺化聚苯醚溶液、氧化铝分散液混合，搅拌均匀，加入蓖麻酸钙，超声1-2小时，过滤，将沉淀水洗，真空60-65℃下干燥2-3小时，得氧化铝改性聚苯醚；(7)取上述氧化铝改性聚苯醚，加入到其重量16-20倍的二甲基甲酰胺中，超声1-2小时，倒入培养皿中，放入真空干燥箱，在70-85℃下真空干燥20-30小时，待膜成型后，放入95-105℃的恒温干燥箱处理1-2小时，揭膜，将膜水洗，常温干燥，即得所述氧化铝改性质子膜。本专利技术的优点：本专利技术以甲基丙烯酸甲酯为单体，过硫酸铵为引发剂，氯磺酸为掺杂剂进行聚合，得到磺化聚合物溶液，然后采用该磺化聚合物溶液处理聚苯醚，得到磺化聚苯醚与聚酯的共混溶液，之后将氧化铝采用山梨坦单油酸酯分散，将氧化铝表面有机化，再与磺化聚苯醚与聚酯的共混溶液混合，得到氧化铝改性聚苯醚，充分实现了氧化铝与聚苯醚间的分散相容性，从而提高了成品质子膜的均匀稳定性，本专利技术加入的氧化铝能够改善成品质子膜的力学强度，提高成品的综合性能。具体实施方式实施例1一种氧化铝改性质子膜，它是由下述重量份的原料组成的：氧化铝4、山梨坦单油酸酯1、聚苯醚65、8-羟基喹啉0.5、蓖麻酸钙1、甲基丙烯酸甲酯16、过硫酸铵0.7、氯磺酸3。一种氧化铝改性质子膜的制备方法，包括以下步骤：(1)取8-羟基喹啉，加入到其重量10倍的氯仿中，搅拌均匀，得氯仿溶液；(2)取过硫酸铵，加入到其重量20倍的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；(3)取甲基丙烯酸甲酯、氯磺酸混合，加入到混合料重量10倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65℃，加入上述氯仿溶液、引发剂溶液，保温搅拌3小时，出料，得磺化聚合物溶液；(4)取聚苯醚，加入到上述磺化聚合物溶液中，超声20分钟，蒸馏除去氯仿，得磺化聚苯醚溶液；(5)取氧化铝、山梨坦单油酸酯混合，加入到混合料重量14倍的去离子水中，在50℃下保温搅拌10分钟，得氧化铝分散液；(6)取上述磺化聚苯醚溶液、氧化铝分散液混合，搅拌均匀，加入蓖麻酸钙，超声1小时，过滤，将沉淀水洗，真空60℃下干燥2小时，得氧化铝改性聚苯醚；(7)取上述氧化铝改性聚苯醚，加入到其重量16倍的二甲基甲酰胺中，超声1小时，倒入培养皿中，放入真空干燥箱，在70℃下真空干燥20小时，待膜成型后，放入95-105℃的恒温干燥箱处理1小时，揭膜，将膜水洗，常温干燥，即得所述氧化铝改性质子膜。实施例2一种氧化铝改性质子膜，它是由下述重量份的原料组成的：氧化铝6、山梨坦单油酸酯2、聚苯醚70、8-羟基喹啉1、蓖麻酸钙2、甲基丙烯酸甲酯20、过硫酸铵0.8、氯磺酸4。一种氧化铝改性质子膜的制备方法，包括以下步骤：(1)取8-羟基喹啉，加入到其重量15倍的氯仿中，搅拌均匀，得氯仿溶液；(2)取过硫酸铵，加入到其重量39倍的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；(3)取甲基丙烯酸甲酯、氯磺酸混合，加入到混合料重量17倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为70℃，加入上述氯仿溶液、引发剂溶液，保温搅拌5小时，出料，得磺化聚合物溶液；(4)取聚苯醚，加入到上述磺化聚合物溶液中，超声30分钟，蒸馏除去氯仿，得磺化聚苯醚溶液；(5)取氧化铝、山梨坦单油酸酯混合，加入到混合料重量20倍的去离子水中，在55℃下保温搅拌20分钟，得氧化铝分散液；(6)取上述磺化聚苯醚溶液、氧化铝分散液混合，搅拌均匀，加入蓖麻酸钙，超声2小时，过滤，将沉淀水洗，真空65℃下干燥3小时，得氧化铝改性聚苯醚；(7)取上述氧化铝改性聚苯醚，加入到其重量20倍的二甲基甲酰胺中，超声2小时，倒入培养皿中，放入真空干燥箱，在85℃下真空干燥30小时，待膜成型后，放入105℃的恒温干燥箱处理2小时，揭膜，将膜水洗，常温干燥，即得所述氧化铝改性质子膜。性能测试：对实施例1-2制备得到的质子膜进行性能测定，耐热性测试按照GB/T13464-92测试，膜力学性能按照GB4456-1996测试；实施例1的质子交换膜的质子导电率为3.42×10-2Scm-1、机械力学性能39.2MPa；实施例2的质子交换膜的质子导电率为3.46×10-2Scm-1、耐热温度为287.5℃、机械力学性能39.8MPa；市售聚苯醚质子交换膜的质子导电率为2-2.5×10-2Scm-1、耐热温度为200-220℃、机械力学性能20-25Mpa。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氧化铝改性质子膜，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：氧化铝4‑6、山梨坦单油酸酯1‑2、聚苯醚65‑70、8‑羟基喹啉0.5‑1、蓖麻酸钙1‑2、甲基丙烯酸甲酯16‑20、过硫酸铵0.7‑0.8、氯磺酸3‑4。
【技术特征摘要】
1.一种氧化铝改性质子膜，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：氧化铝4-6、山梨坦单油酸酯1-2、聚苯醚65-70、8-羟基喹啉0.5-1、蓖麻酸钙1-2、甲基丙烯酸甲酯16-20、过硫酸铵0.7-0.8、氯磺酸3-4。2.一种如权利要求1所述的氧化铝改性质子膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取8-羟基喹啉，加入到其重量10-15倍的氯仿中，搅拌均匀，得氯仿溶液；(2)取过硫酸铵，加入到其重量20-39倍的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；(3)取甲基丙烯酸甲酯、氯磺酸混合，加入到混合料重量10-17倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，加入上述氯仿溶液、引发剂溶液，保温搅拌3-5小时，出料，得磺化...
【专利技术属性】
技术研发人员：查公祥，
申请(专利权)人：查公祥，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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