一种具有特定取向结构的全氟磺酸质子交换膜的制备方法

摘要

本发明公开了属于燃料电池电解质材料领域的一种具有特定取向结构的全氟磺酸质子交换膜的制备方法，制备方法是：将全氟磺酸树脂溶液流延成膜，然后在溶剂还未完全除去的条件下将所制备的膜进行热拉伸，并于拉伸完成后维持外力使膜保持在拉伸状态，而后将拉伸膜干燥除去残余溶剂，再进行退火处理，然后对膜进行冷却处理，最后去除外力。本发明得到的具有特定取向结构的全氟磺酸质子交换膜具有高质子电导率、低甲醇渗透率、在高温低湿下具有较高质子电导率的特点。本发明无需通过复杂的化学改性或者共混改性来改善膜的性能，解决了化学改性中可能出现的膜的稳定性差的问题，还避免了共混改性中膜容易出现相分离的问题。

主权项

一种具有特定取向结构的全氟磺酸质子交换膜的制备方法，其特征在于：将全氟磺酸树脂溶液流延成膜，然后在溶剂还未完全除去的条件下将所制备的膜进行热拉伸，并于拉伸完成后维持外力使膜保持在拉伸状态，而后将拉伸膜干燥除去残余溶剂，再进行退火处理，然后对膜进行冷却处理，最后去除外力；该方法包括如下步骤：1)将全氟磺酸树脂溶液倒入培养皿中，然后置入烘箱中干燥，控制溶剂残留量为10%～25%，成型后将膜从培养皿表面揭起；2)将步骤1)制备的膜在100～120℃下进行单向拉伸或双向拉伸，并于拉伸完成后维持外力使膜保持在拉伸状态，得拉伸膜；3)将步骤2)得到的拉伸膜置于与拉伸温度相同的真空烘箱内干燥，最终完全除去残余溶剂；4)将步骤3)所制得的干燥后的拉伸膜进行退火处理，其中，退火温度为150～180℃，保持时间为2～3小时，然后用干冰对膜进行快速冷却，最后去除外力，得到具有特定取向结构的全氟磺酸质子交换膜；其中，全氟磺酸树脂的离子交换容量为0.9meq/g或1.0meq/g；步骤2)中，单向拉伸或双向拉伸时，拉伸比均为2～4。