磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料制造技术

一种磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料，其由至少一种高分子所构成，所述高分子至少包括一磺酸化聚芳香醚高分子并且构成一薄膜，该薄膜更可包含一第一高分子材料层及一第二高分子材料层，该薄膜可大幅提高质子传递效率、增加阳离子交换效率或者保持良好的质子传递效率同时提升薄膜的机械特性。率同时提升薄膜的机械特性。率同时提升薄膜的机械特性。

【技术实现步骤摘要】
磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料


[0001]本专利技术是一种复合材料，尤指一种可大幅提高质子传递效率、增加阳离子交换效率或者保持良好的质子传递效率同时提升薄膜机械特性的磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料。

技术介绍

[0002]质子传导材料(如：质子交换膜)属于固态电解质，虽不同于一般伏打电池中电解质是以水溶液型态存在，但其同样类似水溶液电解质能用以传递正负离子做为导体，质子交换膜以传递质子为主要功效，而此类高分子聚合物，在燃料电池(fuel cell)中是最重要的元件并直接影响了电池性能及寿命。此薄膜的需求要件与功能大致如下：
[0003](1)质子传递能力良好(离子交换容积高，均匀微相分离)；
[0004](2)能隔离燃料(气体或甲醇)接触；
[0005](3)能够使触媒层与膜层紧密接触(良好的黏性)；及
[0006](4)具有足够的机械强度与热耐受程度。
[0007]目前制作质子交换膜的方式大致上可分为四种，然而，做为一个良好的质子交换膜除了导电度之外，必须具备有良好的尺寸安定性、耐热稳定性、高质子传导能力、化学稳定性、制程稳定并可低价生产等优点。而目前业界制作质子交换膜的其中一种方式，其所形成的质子交换膜在尺寸安定性方面，由于无法精准控制磺酸化的位置及数量，使其吸水率仍偏高，且连带影响了质子交换膜的长度及厚度方向的膨胀率，并且现有技术的质子交换膜的质子传递效率、阳离子交换效率及抓取能力仍有待改善。因此，有必要提供一种磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料，可应用于制造质子交换膜，以解决现有技术中所存在的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于提供一种大幅提高质子传递效率的磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料。
[0009]本专利技术的次要目的，在于提供一种增加阳离子交换效率的磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料。
[0010]本专利技术的次要目的，在于提供一种增加阳离子抓取能力的磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料。
[0011]本专利技术的次要目的，在于提供一种提升薄膜机械特性的磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料。
[0012]本专利技术的次要目的，在于提供一种降低薄膜耗损率的磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料。
[0013]本专利技术的次要目的，在于提供一种应用范围广泛的磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料。
[0014]为实现上述目的，本专利技术的具体技术方案如下：
[0015]一种磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料，其由至少一种磺酸化聚芳香醚高分子所构成，该磺酸化聚芳香醚高分子具有下述分子式(1)：
[0016][0017]其中X及Y为
[0018][0019][0020][0021]Z为氟(F)、三氟甲基(CF3)、甲基(CH3)、烷基(alkyl group)、全氟/多氟烷基物质(Per/Poly fluoro alkyl group,PFAS)或芳香族(aromatic group)；
[0022]Q为氟(F)、甲基(CH3)、烷基(alkyl group)、全氟/多氟烷基物质(Per/Poly fluoro alkyl group,PFAS)或芳香族(aromatic group)；
[0023]其中，n为2或大于2的整数；i为0或大于0的整数；j为0或大于0的整数；k为0或大于0的整数；m为1或大于1的整数；l为0或大于0之整数。
[0024]进一步，所述磺酸化聚芳香醚高分子构成一薄膜。
[0025]进一步，所述磺酸化聚芳香醚高分子构成一薄膜，该薄膜还包含一第一高分子材料层及一第二高分子材料层，该第一、二高分子材料层各具有一种磺酸化聚芳香醚高分子，所述第二高分子材料层的i+j的总和大于所述第一高分子材料层的i+j的总和。
[0026]进一步，所述第一、二高分子材料层之间还形成一界面，该界面呈一平面状或呈一不规则凹凸状，且于该界面因扩散原理所述第一、二高分子材料组成呈渐变或均匀的组成样态。
[0027]进一步，所述一、二高分子材料层之间还形成一界面，复数凹部形成于该界面上，并该等凹部由所述第一高分子材料层朝所述第二高分子材料层下凸，且于该界面因扩散原理所述第一、二高分子材料组成呈渐变或均匀的组成样态。
[0028]进一步，所述凹部呈等距或不等距间格排列设置于所述界面。
[0029]进一步，于所述第二高分子材料层内具有复数强化高分子颗粒，该等强化高分子颗粒选择为纤维、玻璃纤维、纳米碳管、石墨烯或无机的微米或纳米颗粒其中任一或其组合。
[0030]进一步，还具有一多孔颗粒层，其一侧贴设于所述第二高分子材料层的一侧，该多孔颗粒层选择为纤维、玻璃纤维、纳米碳管、石墨烯或无机的微米或纳米颗粒其中任一或其组合。
[0031]进一步，还具有一结构支撑层，其一侧设置于所述多孔颗粒层的另一侧，该结构支撑层选择为聚丙烯(PP)、聚苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚四氟乙烯(PTPE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或其衍生物。该结构支撑层可由织布，不织布或扩张膜等形式组成。
[0032]进一步，所述薄膜应用于一质子交换膜或一触媒层。
[0033]通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：
[0034]1、大幅提高质子传递效率；
[0035]2、增加阳离子交换效率；
[0036]3、增加阳离子抓取能力；
[0037]4、提升薄膜机械特性；
[0038]5、降低薄膜耗损率；
[0039]6、应用范围广泛。
附图说明
[0040]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：
[0041]图1为本专利技术磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料第一实施例的结构示意图；
[0042]图2为本专利技术磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料第二实施例的结构示意图；
[0043]图3为本专利技术磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料第三实施例的结构示意图；
[0044]图4为本专利技术磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料第四实施例的结构示意图；
[0045]图5为本专利技术磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料第五实施例的结构示意图；
[0046]图6为本专利技术磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料第六实施例的结构示意图。
[0047]图中标记说明：2
‑
薄膜；20
‑
第一高分子材料层；21
‑
第二高分子材料层；22
‑
界面；23
‑
凹部；3
‑
强化高分子颗粒；4
‑
多孔颗粒层；5
‑
结构支撑层。
具体实施方式
[0048]为了更好地了解本专利技术的目的、结构以及功能，下面结合附图，对本专利技术磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料作出进一步详细的说明。
[0049]请参考图1，为本专利技术磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料第一实施例的结构示意图，如图所示，一种磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料，其由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料，其由至少一种磺酸化聚芳香醚高分子所构成，该磺酸化聚芳香醚高分子具有下述分子式(1)：其中X及Y为其中X及Y为
Z为氟(F)、三氟甲基(CF3)、甲基(CH3)、烷基(alkyl group)、全氟/多氟烷基物质(Per/Poly fluoro alkyl group,PFAS)或芳香族(aromatic group)；Q为氟(F)、甲基(CH3)、烷基(alkyl group)、全氟/多氟烷基物质(Per/Poly fluoro alkyl group,PFAS)或芳香族(aromatic group)；其中，n为2或大于2的整数；i为0或大于0的整数；j为0或大于0的整数；k为0或大于0的整数；m为1或大于1的整数；l为0或大于0之整数。2.根据权利要求1所述的磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料，其特征在于：所述磺酸化聚芳香醚高分子构成一薄膜。3.根据权利要求1所述的磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料，其特征在于：所述磺酸化聚芳香醚高分子构成一薄膜，该薄膜还包含一第一高分子材料层及一第二高分子材料层，该第一、二高分子材料层各具有一种磺酸化聚芳香醚高分子，所述第二高分子材料层的i+j的总和大于所述第一高分子材料层的i+j的总和。4.根据权利要求3所述的磺酸化聚芳香醚高分子的复合材料，其特征在于：所述第一、二高分子材料层之间还形成一界面，该界面呈一平面状或呈一不规则凹凸状，且于该界面因扩散原理...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文尧，黄月娇，
申请(专利权)人：光璨绿能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：