本发明专利技术涉及一种高沸点盐型全氟磺酸树脂溶液的制备方法。它采用强碱对全氟磺酰树脂进行处理，使树脂官能团转变成带有碱金属离子的形式－Ｒ型，然后用Ｒ型全氟磺酸树脂置于容器中在惰性气体的保护下，１１０℃～２５０℃，保持２～２４小时后，即可以得到Ｒ型全氟磺酸树脂溶液。本发明专利技术采用高沸点溶剂，所得到的溶液可以直接用于燃料电池膜的制备，并且溶液制备过程工艺简单，对设备要求低，易于操作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种全氟磺酸树脂溶液的制备方法，具体的说涉及一种高沸点盐型全氟磺酸树脂溶液的制备方法。
技术介绍
燃料电池(Fuel Cell，FC)是一种清洁高效安静的电化学发电装置，全氟磺酸树脂 质子交换膜燃料电池以其运行温度低，比功率大，对环境友好，燃料储运安全方便而在移动 电器，汽车等行业有很好的应用前景，作为燃料电池的关键部件，全氟磺酸质子交换膜的制 备已经引起全世界科研人员的关注，而制备出合格的全氟磺酸树脂溶液是关键所在。 目前市场上出售的主要是美国杜邦公司的Nafion系列溶液，它采用的溶剂为 水-异丙醇体系，而此种溶液不适合直接用于制备质子交换膜，所做的膜易发脆，机械强度 也不够理想。如公开号为CN1464580的中国专利，专利号为02122635. O，采用高沸点溶剂置 换的方法，处理Naf ion溶液，制备出了与Naf ion系列膜性能相当的质子交换膜，它包括以 下步骤在低沸点有机醇和水的溶剂中加热溶解全氟磺酸膜，制成全氟磺酸树脂溶液；向 全氟磺酸树脂溶液中加入含Pt的担载型催化剂和高沸点有机溶剂；将溶液滴加在有机多 孔膜表面，加热并真空保存。公开号为CN1699450的中国专利，申请号为200510025801. 4， 其以废弃全氟离子膜为原料，首先依次置于3 60wt^的无机酸、浓度为0. 05 0. 3mol/L 的乙二胺四乙酸二钠水溶液和浓度为0. 1 2mol/L氢氧化钠水溶液浸泡，然后与溶剂置于 容器中，在有惰性气体存在的条件下，于150°C 28(TC保持0. 5 18小时后即得所说的全 氟磺酸树脂溶液。公开号为CN1884352的中国专利，申请号为200510046751. 8的专利技术申请， 将氯碱工业废弃离子膜用低级醇溶胀，并用乳化机将其乳化成树脂颗粒，然后向高压釜中 加入对废弃离子交换膜中的全氟磺酸树脂和羧酸树脂是良溶剂的醇/水溶剂及树脂颗粒， 在高温高压，N2保护的情况下溶解树脂颗粒；得到固体的全氟羧酸树脂和溶液的混合物，经 固-液分离法分离，获得全氟磺酸树脂溶液和固体的全氟羧酸树脂。上述两项申请中均采 用低沸点的溶剂制备出全氟磺酸树脂溶液，纯度性能与Nafion性能基本相同。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种由盐型全氟磺酸树脂制备高沸点溶液的方 法。 —种高沸点盐型全氟磺酸树脂溶液的制备方法，步骤如下 (1)将含有磺酰官能团(_S02F)的全氟磺酸树脂中加入质量百分含量为5% 40%的R0H溶液，浸泡2 48小时，浸泡温度为0°C 98°C 。 (2)将步骤(1)浸泡后的全氟磺酸树脂树脂置于容器中，用纯水冲洗至pH二 7，清 洗温度为10°C IO(TC，在30°C 13(TC烘干得到R型全氟磺酸树脂。 (3)将经过步骤(2)处理后的R型全氟磺酸树脂置于容器内，加入高沸点溶剂，在 有惰性气体保护的条件下，控制温度110°C 25(TC，保持2 24小时，即可以得到R型全氟磺酸树脂溶液。 优选的，所述ROH溶液为LiOH溶液、NaOH溶液、KOH溶液、RbOH溶液、CsOH溶液中 的一种。R型全氟磺酸树脂为Li型全氟磺酸树脂、Na型全氟磺酸树脂、K型全氟磺酸树脂、 Rb型全氟磺酸树脂、Cs型全氟磺酸树脂中的一种。 优选的，所述步骤(1)中的LiOH溶液中溶质的质量分数为20% 40%， NaOH溶 液中溶质的质量分数为15X 38X，K0H溶液中溶质的质量分数为13X 38X，RbOH溶液 中溶质的质量分数为11^ 38^，CsOH溶液中溶质的质量分数为10% 35%。 优选的，步骤(1)浸泡时间为4 40小时，浸泡温度为25 90°C。更优的，所述 步骤(1)中的LiOH溶液的浸泡温度为50°C 9(TC，浸泡时间为10 40小时；NaOH溶液 的浸泡温度为45°C 90。C，浸泡时间为9 40小时；KOH溶液的浸泡温度为40°C 90°C， 浸泡时间为8 40小时；RbOH溶液的浸泡温度为33°C 9(TC，浸泡时间为8 45小时； CsOH溶液的浸泡温度为30°C 9(TC，浸泡时间为6 40小时。 优选的，所述步骤(2)中的清洗温度为25°C 90。C，烘干温度为30°C 120°C。 优选的，所述步骤(3)中的容器为高压釜，高压釜内衬哈氏合金。 优选的，所述步骤(3)中的高沸点溶剂为N， N- 二甲基甲酰胺(DMF) 、N， N- 二甲基 乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲基亚砜(匿SO)，或这些高沸点溶剂与水的溶 液，水体积百分含量为0 45% 。 优选的，所述步骤(3)中的惰性气体为氮气、氩气或氙气中的一种。 优选的，步骤(3)制备溶液的时间为3 22小时，温度为130°C 240°C 。更优选 的，所述步骤(3)中，Li型全氟磺酸树脂溶液控制温度为130°C 21(TC，保持时间为4 20小时；Na型全氟磺酸树脂溶液控制温度为140°C 215。C，保持时间为5 21小时；K型 全氟磺酸树脂溶液控制温度为150°C 22(TC，保持时间为6 22小时；Rb型全氟磺酸树 脂溶液控制温度为160°C 23(TC，保持时间为8 23小时；Cs型全氟磺酸树脂溶液控制 温度为170°C 24(TC，保持时间为9 24小时。 所述的步骤(2)所述的纯水为符合中国国家实验室用水规格GB6682-92的纯水， 步骤(3)中所述的哈氏合金为现售产品。 专利技术详述 为了便于理解，申请人对本专利技术方法做进一步阐述，本专利技术的具体技术方案如 下 ①将含有磺酰官能团(_S02F)的全氟磺酸树脂加入到3000ml的三口烧瓶中，并安 好机械搅拌，加入一定浓度的ROH溶液，浸泡2 48小时，浸泡温度为0°C 98°C。其中 机械搅拌为四氟搅拌浆。如果R为Li时最佳浓度(溶质的质量分数)为20 40%最佳 温度为50°C 9(TC，最佳时间为10 40小时。如果R为Na时最佳浓度(溶质的质量分 数)为15 38%，最佳温度为45" 90"，最佳时间为9 40小时。如果R为K时最佳 浓度(溶质的质量分数)为13 38%最佳温度为40°C 9(TC，最佳时间为8 40小时。 如果R为Rb时，最佳浓度(溶质的质量分数)为11 38X，最佳温度为35t: 9(rC，最佳 时间为8 40小时。如果R为Rb时最佳浓度(溶质的质量分数)为11 38%最佳温度 为33°C 9(TC，最佳时间为8 45小时。如果R为Cs时最佳浓度(溶质的质量分数)为 10 35%最佳温度为3Q。C 90。C，最佳时间为6 40小时。 ②将步骤①所处理的全氟磺酰树脂转入2000ml大烧杯中，用去离子水清洗，至 pH = 7，洗去表面的碱液后，加入去离子水，放入恒温水超声波清洗仪中，超声，控制温度 l(TC IO(TC ，半小时换一次水，直至洗脱液为中性。 ③将步骤②所处理的盐型全氟磺酸树脂控干大部分水分，放入真空烘箱，在 30°C 13(TC下烘干，得到干燥的R型全氟磺酸树脂。 ④将步骤③所处理好的干燥的R型全氟磺酸树脂至于容器内，加入高沸点溶剂， 在有惰性气体保护的情况下，控制温度110°C 25(TC，保持2 24小时，得到高沸点盐型 全氟磺酸树脂溶液。其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高沸点盐型全氟磺酸树脂溶液的制备方法，其特征包括如下步骤： （１）将含有磺酰官能团的全氟磺酸树脂中加入质量百分含量为５％～４０％的ＲＯＨ溶液，浸泡２～４８小时，浸泡温度为０℃～９８℃。 （２）将步骤（１）浸泡后的全氟磺酸树脂树脂置于容器中，用纯水冲洗至ｐＨ＝７，清洗温度为１０℃～１００℃，在３０℃～１３０℃烘干得到Ｒ型全氟磺酸树脂。 （３）将经过步骤（２）处理后的Ｒ型全氟磺酸树脂置于容器内，加入高沸点溶剂，在有惰性气体保护的条件下，控制温度１１０℃～２５０℃，保持２～２４小时，即得到Ｒ型全氟磺酸树脂溶液；
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉生，
申请(专利权)人：杨玉生，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]
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