聚磷腈衍生物摻雜改性磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚磷腈衍生物摻雜改性磺化聚苯硫醚(SPPS)質(zhì)子交換膜及其制備方法。該質(zhì)子交換膜的組成及質(zhì)量百分比為：磺化度為57%~80%的SPPS：75%～90%；聚磷腈衍生物：0.1%～20%；制膜溶劑：8%～20%。本發(fā)明方法是以SPPS為基體，聚磷腈衍生物為填充相，制備出均勻混合制膜液，采用流延成膜的方法經(jīng)干燥制備出復(fù)合膜。本發(fā)明制備成本低，工藝簡單，所制得的聚磷腈衍生物改性SPPS質(zhì)子交換膜電導(dǎo)率高，阻醇性能良好。在30°C~110°C下的電導(dǎo)率為1.10×10-2S/cm～9.50×10-2S/cm，阻醇系數(shù)達(dá)到1.12×10-6cm2/s～1.30×10-7cm2/s，吸水率為70%～190%。
【專利說明】聚磷腈衍生物摻雜改性磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料及其制備方法，特別是一種聚磷腈衍生物摻雜改性磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]六氯環(huán)三磷腈(HCCP)的特殊結(jié)構(gòu)和優(yōu)越性能決定了它在很多領(lǐng)域的廣泛研究和應(yīng)用。目前主要集中在光學(xué)材料、特種橡膠和彈性材料、分離膜、阻燃材料、固體電解質(zhì)和生物醫(yī)學(xué)材料等。
[0003]磺化聚苯硫醚(SPPS)材料因具有高機械強度、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性成為直接甲醇燃料電池用質(zhì)子交換膜的重點研究材料。用濃硫酸對聚苯硫醚磺化，將磺酸基團(tuán)引入到聚苯硫醚的主鏈上，由于磺酸基親水相與聚合物骨架上苯環(huán)、碳硫鍵等疏水相的存在，可使得聚苯硫醚材料具有一定的質(zhì)子傳導(dǎo)率，并且聚苯硫醚制備成本較低、耐熱穩(wěn)定性優(yōu)異能滿足燃料電池對質(zhì)子交換膜材料的要求。但是，這種材料的磺化度(DS，SPPS每100個重復(fù)單元所含的磺酸基團(tuán)數(shù)目)會直接影響質(zhì)子交換膜的性能，因此要選擇合適的磺化度來進(jìn)行摻雜制膜。在磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜的方案設(shè)計上，通常需要對磺化聚苯硫醚磺化度及改性的方法進(jìn)行綜合考慮，得到最佳的質(zhì)子交換膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種聚磷腈衍生物摻雜改性磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料。
[0005]本發(fā)明的目的之二在于提供該質(zhì)子交換膜材料的制備方法。
`[0006]一種聚磷腈衍生物摻雜改性磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜，其特征在于該材料組成及其質(zhì)量百分含量為:
磺化聚苯硫醚75%~90% ；
聚磷腈衍生物0.1%~20% ；
制膜溶劑8%~20% ；
所述的磺化聚苯硫醚的結(jié)構(gòu)式為:
【權(quán)利要求】
1.一種聚磷腈衍生物摻雜改性磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜，其特征在于該材料組成及其質(zhì)量百分含量為: 磺化聚苯硫醚75%~90% ； 聚磷腈衍生物0.1%~20% ； 制膜溶劑8%~20% 所述的磺化聚苯硫醚的結(jié)構(gòu)式為:.
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚磷腈衍生物摻雜改性磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜，其特征在于所述的磺化聚苯硫醚的磺化度DS為57%~80%。
3.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚磷腈衍生物摻雜磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料的方法，其特征在于該方法的具體步驟為: a.將磺化聚苯硫醚溶解在制膜溶劑中，配制成質(zhì)量百分比濃度為5.0%~25.0%的制膜液； b.在步驟a所得的制膜液中加入聚磷腈衍生物，60° C~100 ° C惰性氣氛保護(hù)下，充分?jǐn)嚢杈鶆颍鋮s至室溫，抽濾除去不溶物，干燥，即得到聚磷腈衍生物摻雜磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚磷腈衍生物摻雜磺化聚苯硫醚的制備方法，其特征在于所用的制膜溶劑為:N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或四氯乙烷。
【文檔編號】C08J5/22GK103642235SQ201310430183
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】郭強, 李夏, 錢君質(zhì), 畢宸洋, 張?zhí)祢? 陳新新 申請人:上海大學(xué)