【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氢质子交换膜燃料电池的，尤其涉及一种磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜及其制备方法。
技术介绍
1、质子交换膜(proton exchange membrane，pem)是一种选择性固态离子传输介质，广泛用于电化学储能器件中，如燃料电池、水电解、液流电池等。目前广泛使用的质子交换膜材料为全氟磺酸树脂(perfluorosulfonic acid resin，pfsa)，因为其具有高电导率、强拉伸机械性能，但由于自身结构因素，其表现出合成复杂、成本高昂、热稳定性差、气体渗透率高等缺点。为此，新型质子交换膜材料被广泛研究，磺化聚苯基pem具有良好的热稳定性、低气体渗透率等优点，有望取代商业化pfsa。
2、离聚物(ionomer)是指碳氢分子链中含有离子基团的聚合物，其离子基团之间通过离子相互作用可形成交联网络，因而具备许多独特的优良性能。目前，磺化苯代聚物基离聚物膜材料被广泛研究，例如专利公开号cn114805757a公开了一种磺化苯代聚苯基离聚物及其制备方法、质子交换膜。磺化苯代聚苯基离聚物的制备方法包括如下步骤：获取含有式ia或式ib所示的结构单元的前驱体聚合物；将前驱体聚合物与式iia或式iib所示的第一单体进行羟醛缩合反应，然后与式iiia或式iiib所示的第二单体进行狄尔斯-阿尔德反应，得到磺化苯代聚苯基离聚物。该方法所制备离聚物可作为质子交换膜材料使用。
3、然而，由于质子传导对水的依赖性比较强，在高温下，水分子的蒸发，会导致磺化聚苯基pem的质子传导率降低。可在其中
技术实现思路
1、针对质子交换膜高温下水分易蒸发、质子传导率较低的技术问题，本专利技术提出一种磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜及其制备方法，所制备质子交换膜导电性能好、热稳定性高、机械性能好、安全性高、成本低。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
4、1)将功能化二氧化硅、磺化苯代聚苯离聚物以及分散剂在溶剂中混合均匀，获得复合物溶液；
5、2)将复合物溶液浓缩，成膜，干燥，获得复合物涂层膜；
6、3)将复合物涂层膜活化处理，水洗涤，干燥，获得高温保湿增强复合型质子交换膜。
7、所述功能化二氧化硅为氨基、磺酸、羧酸、羟基功能化中的一种；
8、所述功能化二氧化硅、磺化苯代聚苯离聚、聚合物分散剂的质量比为10～40：20～60：20～60。
9、优选的，所述磺化苯代聚苯离聚为专利公开号cn114805757a所公开的磺化苯代聚苯基离聚物中的任意一种。
10、所述分散剂为聚合物分散剂，聚合物分散剂为聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或两种以上。
11、优选的，所述聚合物分散剂的分子量为4000g/mol～200000g/mol。
12、所述功能化二氧化硅在复合物溶液中的质量分数约为5％～40％。
13、所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种以上。
14、步骤1)中将功能化二氧化硅、磺化苯代聚苯离聚物以及聚合物分散剂在溶剂中混合均匀是指将磺化苯代聚苯离聚物的溶液与分散剂的水溶液和功能化二氧化硅混合均匀，时间约在1h～5h；磺化苯代聚苯离聚物的溶液为磺化苯代聚苯离聚物分散液。
15、步骤2)中所述浓缩是指在40～75℃下进行加热浓缩；浓缩后溶液的体积与浓缩前的体积比为0.3～1：1；所述成膜是指在玻璃基底、聚合物基底上成膜。
16、步骤2)中所述干燥温度为室温～120℃，干燥的时间为8～96h。
17、步骤3)中所述活化处理为将复合物涂层膜浸渍在盐酸溶液中，在55～65℃下活化和酸化复合膜8-48h。所述盐酸为0.2～2.0m hcl水溶液。
18、所述高温保湿增强复合型质子交换膜，其是由上述方法制备得到。
19、所述高温保湿增强复合型质子交换膜用作氢燃料电池中的质子交换膜材料。
20、本专利技术的有益效果：
21、本专利技术将纳米尺寸的功能化二氧化硅匀分散在磺化苯代聚苯离聚物型树脂基底中，随后在以上体系中引入其他聚合物组分，提高材料的可加工性，进而获得了同时具备高电导率和高热稳定性的固态电解质材料即质子交换膜。其降低了对环境中的水含量的依赖性，解决了传统有机液态电解质材料的安全性问题和现有固态电解质材料需要高湿度环境的限制，拓宽了氢质子交换膜燃料电池在极端环境下的应用前景。
22、本专利技术中高温保湿增强离子导电纳米复合材料结构明确，聚合物组分为复合材料提供了高热稳定性和机械稳定性，得益于功能化二氧化硅与聚合物基质的强相互作用。
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1.一种磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述功能化二氧化硅为氨基、磺酸、羧酸或羟基功能化中的一种。
3.根据权利要求2所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚合物分散剂，聚合物分散剂为聚乙烯醇或/和聚乙二醇。
4.根据权利要求3所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述功能化二氧化硅、磺化苯代聚苯离聚物、分散剂的质量比为（10～40）：（20～60）：（20～60）。
5.根据权利要求4所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述复合物溶液中功能化二氧化硅的质量分数为5％～40％。
6.根据权利要求5所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种
7.根据权利要求1-6任一项所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述浓缩的方法为对复合物溶液在40～75℃下进行加热，浓缩后溶液的体积与浓缩前的体积比为（0.3～1）：1。
8.根据权利要求7所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述活化处理为将复合物涂层膜浸渍在盐酸溶液中，55～65℃下处理8-48h；盐酸溶液的浓度为0.2～2.0M。
9.根据权利要求8所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）和（3）中干燥的温度为20～120℃，干燥的时间为8～96h。
10.权利要求1-9任一项所述方法制备的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜。
...【技术特征摘要】
1.一种磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述功能化二氧化硅为氨基、磺酸、羧酸或羟基功能化中的一种。
3.根据权利要求2所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚合物分散剂，聚合物分散剂为聚乙烯醇或/和聚乙二醇。
4.根据权利要求3所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述功能化二氧化硅、磺化苯代聚苯离聚物、分散剂的质量比为（10～40）：（20～60）：（20～60）。
5.根据权利要求4所述的磺化苯代聚苯离聚物基高温保湿增强复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述复合物溶液中功能化二氧化硅的质量分数为5％～40％。
6.根据权利要求5所述的磺化苯代聚苯离聚物...
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