一种质子交换聚合物膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种质子交换聚合物膜及其制备方法。将单体、聚合型离子液体、引发剂以重量比为20～90：80～10：0.3～1混合后溶于甲醇中，氮气保护下进行聚合反应，反应结束之后，经过溶解、沉淀、洗涤和干燥得到离子聚合物，将聚合物溶于溶剂中，通过浇注成膜的方法制备质子交换聚合物膜，然后将得到的质子交换聚合物膜在80℃下85%的磷酸里面浸泡24小时，取出后擦处膜表面的磷酸，然后在110℃下真空干燥24小时，得到质子交换聚合物膜。本发明专利技术方法中有磷酸掺杂过程，磷酸能在膜中保留，得到的质子交换聚合物膜性能良好，具有良好的热稳定和化学稳定性，并能适用于80℃以上的工作环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料的
，涉及一种燃料电池部件及其制备方法，具体涉及一种能在高温下使用的无水质子交换聚合物膜及其制备方法。
技术介绍
质子交换膜作为质子交换膜燃料电池的关键组件，起到传导质子和阻隔燃料的双重作用，其性能的好坏直接影响着燃料电池的性能和使用寿命。目前，以Nafion膜为代表的离子聚合物膜因其有着极好的化学稳定性和在湿态条件下高的质子传导率，已被广泛应用。然而高成本，高甲醇渗透率，以及在高温时质子传导能力降低等缺点却限制其进一步应用。为此，现有技术中一方面对Nafion膜进行改性 以提高其在高温使用的性能，另一方面积极寻找制备价格低廉性能良好的新型聚合物作为Nafion膜的替代品，保证质子交换聚合物膜性能的前提下降低其生产成本(参见Chem.Soc. Rev, 2012，41， 2382-2394)。中国专利技术专利申请CN102174258A公开了一种以聚芳醚砜主链和1，1，2，2_四氟-2- (1，1，2，2_四氟-2-苯乙氧基)乙烷磺酸为侧链的聚合物为基体材料，通过溶液聚合的方法得到的新型质子交换膜。这种膜材料有较低的溶胀度，热力学稳定性和力学性能都较好，成膜性能好，并且成本也比Nafion膜低，但在高于80°C的温度时，其质子传导率仍然较低。离子液体具有低挥发性，高离子传导率，良好的化学稳定性和热力学稳定性等优点，可代替水作为一种卓越的高温质子传导介质用于制备高温质子交换聚合物膜(参见J.Mater. Chem. , 2006, 16, 2256 - 2265)。目前,基于离子液体的质子交换膜多用离子液体与聚合物共混的方法制备得到，例如Schmidt (参见Chemistry Engineering Technology2008,31，13 - 22)将不同离子液体加入到Nafion膜中制备得到离子液体/Naf ion复合膜，在120°C干燥条件下其电导率是相同条件下Nafion膜的100倍。然而，这种方法的缺点是离子液体容易从聚合物膜中渗漏出来，严重影响质子交换膜的性能和使用寿命。因此，需要寻求更为有效的方法，制备具有优异高温质子传导率和机械强度的质子交换聚合物膜。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种性能良好的新型质子交换聚合物膜及其制备方法，克服现有的质子交换聚合物膜成本高和不能在高温下使用的难题。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是一种质子交换聚合物膜的制备方法，包括以下步骤 将单体、聚合型离子液体、引发剂以重量比为20 90 :80 10 :0. 3 I混合后溶于甲醇中，氮气保护下进行聚合反应，反应结束之后，经过溶解、沉淀、洗涤和干燥得到离子聚合物，将聚合物溶于溶剂中，通过浇注成膜的方法制备质子交换聚合物膜，然后将得到的质子交换聚合物膜在60 80°C下用85%的磷酸浸泡24 36小时，取出后擦去膜表面的磷酸，然后在110 120°C下真空干燥24 36小时，得到质子交换聚合物膜；其中，所述聚合型离子液体选自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换聚合物膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 将单体、聚合型离子液体、引发剂以重量比为20 90 80 10 :0. 3 I混合后溶于甲醇中，氮气保护下进行聚合反应，反应结束之后，经过溶解、沉淀、洗涤和干燥得到离子聚合物，将聚合物溶于溶剂中，通过浇注成膜的方法制备质子交换聚合物膜，然后将得到的质子交换聚合物膜在60 80°C下用85%的磷酸浸泡24 36小时，取出后擦去膜表面的磷酸，...

【专利技术属性】
技术研发人员：严锋，司志红，林本才，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：