雙草酸硼酸鹽離子液體摻雜磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及雙草酸硼酸鹽離子液體摻雜磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料及其制備方法。該質(zhì)子交換膜的組成及質(zhì)量百分比為：磺化度為57%~90%的SPPS：90%～99.9%；雙草酸硼酸鹽離子液體：0.1%～10%。本發(fā)明方法是以SPPS為基體，雙草酸硼酸鹽離子液體為填充相，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(jiǎn)單，所制得的質(zhì)子交換膜電導(dǎo)率高，阻醇性能好，在30°C~110°C下的電導(dǎo)率為9.10×10-3S/cm～8.90×10-2S/cm，阻醇系數(shù)達(dá)到1.2×10-6cm2/s～8.1×10-7cm2/s。
【專(zhuān)利說(shuō)明】雙草酸硼酸鹽離子液體摻雜磺化聚苯硫醚質(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，特別是一種雙草酸硼酸鹽離子液體摻雜磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]離子液體是在室溫或近于室溫下呈液態(tài)的由陰陽(yáng)離子組成的室溫熔融鹽，具有導(dǎo)電性、難揮發(fā)、不燃燒、電化學(xué)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因此，將離子液體應(yīng)用與電化學(xué)研究可以減輕放電負(fù)荷，作為電解質(zhì)的使用溫度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于熔融鹽。
[0003]磺化聚苯硫醚(SPPS)材料因具有高機(jī)械強(qiáng)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(diǎn)研究材料。用濃硫酸對(duì)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?xún)?yōu)異能滿(mǎn)足燃料電池對(duì)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(gè)重復(fù)單元所含的磺酸基團(tuán)數(shù)目)會(huì)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(lái)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(jì)上，通常需要對(duì)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類(lèi)雙草酸硼酸鹽離子液體摻雜磺化聚苯硫醚質(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]一種雙草酸硼酸鹽離子液體摻雜磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料，其特征在于該材料的組成及質(zhì)量百分比含量為:
磺化聚苯硫醚90%~99.9% ；
雙草酸硼酸類(lèi)離子液體0.1%~10% ；
以上兩組分溶于制模溶劑中配制成固含量為5%~35%的溶液，即為雙草酸硼酸鹽離子液體摻雜磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜制膜液；所述的制膜溶劑為:N，N- 二甲基甲酰胺DMF。
【權(quán)利要求】
1.一種雙草酸硼酸鹽離子液體摻雜磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料，其特征在于該材料的組成及質(zhì)量百分比含量為: 磺化聚苯硫醚90%~99.9% ； 雙草酸硼酸類(lèi)離子液體0.1%~10% ； 以上兩組分溶于制模溶劑中配制成固含量為5%~35%的溶液，即為雙草酸硼酸鹽離子液體摻雜磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜制膜液；所述的制膜溶劑為:N，N- 二甲基甲酰胺DMF。 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所述的雙草酸硼酸鹽離子液體摻雜磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料，其特征在于所述的磺化聚苯硫醚的磺化度為57%~90%。
3.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一類(lèi)雙草酸硼酸鹽離子液體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: (1).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%~35.0%的制膜液； (2).在步驟(I)所得的制膜液中加入雙草酸硼酸鹽離子液體，70° C~100 ° C惰性氣氛保護(hù)下，攪拌混合10 h~24 h，冷卻至室溫，抽濾除去不溶物，干燥，即得到雙草酸硼酸鹽離子液體摻雜磺化聚苯硫醚質(zhì)子交換膜材料。
【文檔編號(hào)】H01M8/10GK103467991SQ201310432750
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】郭強(qiáng), 李夏, 錢(qián)君質(zhì), 張?zhí)祢? 畢宸洋, 陳新新 申請(qǐng)人:上海大學(xué)