石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜及其双层共挤吹塑及拉伸成型方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯掺杂的全氟磺酸‑羧酸复合膜及其双层共挤吹塑及拉伸成型方法。所述石墨烯掺杂的全氟磺酸‑羧酸复合膜包括全氟羧酸树脂层以及石墨烯掺杂的全氟磺酸树脂层。本发明专利技术通过采用硅烷偶联化的石墨烯先均匀分散于聚乙烯醇溶液中，再与全氟磺酸树脂混合均匀，得到的石墨烯增强全氟磺酸树脂可直接利用挤出机双层共挤吹塑成型为机械强度较大的离子交换复合膜；又采用双向拉伸成型制备出横纵向强度高，厚度薄且均匀，平整度较好的离子交换复合薄膜；本发明专利技术解决了现有吹塑技术无法生产强度高且具有实用性的离子交换复合膜的缺点，具有成膜率高、成膜速度快，环保节能，易于工业化的优点。

Graphene-doped Perfluorosulfonic Acid-Carboxylic Acid Composite Film and Its Double-layer Co-extrusion Blowing and Tensile Forming Method

The invention provides a graphene-doped perfluorosulfonic acid carboxylic acid composite film and a double-layer co-extrusion blow moulding and stretching moulding method thereof. The graphene-doped perfluorosulfonic acid carboxylic acid composite film comprises a perfluorocarboxylic acid resin layer and a graphene-doped perfluorosulfonic acid resin layer. The graphene reinforced perfluorosulfonic acid resin obtained by the method of silane coupling is evenly dispersed in polyvinyl alcohol solution and then mixed with perfluorosulfonic acid resin. The graphene reinforced perfluorosulfonic acid resin can be directly formed into an ion exchange composite film with high mechanical strength by extruder double-layer co-extrusion blow moulding, and the composite film with high transverse and longitudinal strength, thin and uniform thickness is prepared by biaxial stretching moulding. The invention solves the disadvantage that the existing blow moulding technology can not produce ion exchange composite membrane with high strength and practicability, and has the advantages of high film forming rate, fast film forming speed, environmental protection, energy saving and easy industrialization.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜及其双层共挤吹塑及拉伸成型方法
本专利技术属于聚合物加工改性领域，具体地，涉及一种石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜及其双层共挤吹塑及拉伸成型方法。
技术介绍
全氟磺酸离子交换膜(PFSIEM)是以聚四氟乙烯结构为骨架，末端带有磺酸根的烯醚结构为侧链的全氟聚合物，它具有良好的化学稳定性和热稳定性，是很好的离子交换载体，因而PFSIEM已广泛的用于氯碱离子膜、燃料电池隔膜和各种膜过程领域。全氟磺酸离子交换膜在电解制备装置、电渗析、化学催化、气体分离、气体干燥、污水处理、海水淡化等方面有其它材料不可比拟的优势。美国杜邦公司的Nafion系列全氟离子交换树脂及其离子膜已经得到广泛应用，但全氟离子交换树脂及其离子膜的研究还远远不够完善。全氟磺酸离子膜通常是通过将全氟磺酸离子交换树脂溶解在溶剂中制成成膜溶液后，再将该溶液沉积在某种基体上或者将溶液浇注到模板上，然后挥发除去溶剂而制得(美国专利4731263，4178218，5643968，3849243等；中国专利1624202等)。苑会林等人专利技术了一种采用凝胶挤出流延薄膜制备全氟磺酸离子膜的方法和一种采用熔融本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯掺杂的全氟磺酸‑羧酸复合膜，其特征在于，包括全氟羧酸树脂层以及石墨烯掺杂的全氟磺酸树脂层。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜，其特征在于，包括全氟羧酸树脂层以及石墨烯掺杂的全氟磺酸树脂层。2.一种石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜的双层共挤吹塑及拉伸成型方法，其特征在于，包括步骤：(1)将石墨烯进行硅烷偶联化处理；(2)按比例混合硅烷偶联化处理后的石墨烯和聚乙烯醇，将混合物加入去离子水中得到增强溶剂；(3)将氟型全氟磺酸树脂加入到所述增强溶剂中，在高压反应釜中恒温恒压搅拌，关闭反应釜，降温降压后，得到全氟磺酸树脂的初溶液；(4)向所述全氟磺酸树脂的初溶液中加入增塑剂，搅拌均匀后加热烘干，得到石墨烯掺杂的全氟磺酸树脂凝胶；(5)按比例混合均匀全氟羧酸树脂和增塑剂，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到全氟羧酸树脂增塑颗粒料；(6)将石墨烯掺杂的全氟磺酸树脂凝胶及全氟羧酸树脂增塑颗粒料，分别加入耐腐蚀的单螺杆挤出机中，通过双层共挤吹塑模头，吹塑成膜，得到膜厚0.3-1mm的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合初级膜；(7)将石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合初级膜预热，在温度120℃下双向拉伸，得到膜厚为0.1-0.3mm的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜。3.如权利要求2所述的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜的双层共挤吹塑及拉伸成型方法，其特征在于，在步骤(2)中，硅烷偶联化处理后的石墨烯、聚乙烯醇和去离子水的重量比为1：5：100；硅烷偶联化处理后的石墨烯和聚乙烯醇放入去离子水中后，在温度80-90℃下，高速搅拌2h，超声波震荡处理1h，得到增强溶剂；在步骤(3)中，增强溶剂和氟型全氟磺酸树脂的重量比为100：30；高压反应釜中恒温恒压搅拌的温度为220-240℃，压力为3-5MPa，搅拌转速为1000～3000r/min，时间为3～6h；在步骤(4)中，全氟磺酸树脂的初溶液和增塑剂的重量比为100：3-8；加热烘干温度为110-150℃；在步骤(5)中，全氟羧酸树脂和增塑剂的重量比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大伟，贺建芸，苑会林，高启秀，郑明森，董全峰，
申请(专利权)人：南京普能新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32