一种多层含氟交联离子膜及其制备方法

摘要

本发明涉及到一种多层含氟交联离子膜及其制备方法，属于功能高分子复合材料领域。这种含氟离子交换膜具有多层结构，是以含有交联位点含氟离子交换树脂作为成膜树脂，在一定条件下进行交联反应，形成具有网络结构的离子交换膜。本发明制备的离子交换膜具较高的质子导电率和尺寸稳定性。

主权项

1.一种多层含氟交联离子膜的制备方法，其特征在于，各单层膜利用溶液浇铸、旋涂、溶液流延、丝网印刷工艺、喷涂或浸渍工艺、或熔融挤出或热压法制成；多层膜的制备是通过单层膜间复合，多层膜与单层膜间复合、或多层膜与多层膜间复合，或直接在已制得的单层膜或多层膜上利用溶液的浇铸、旋涂、溶液流延、丝网印刷工艺、喷涂或浸渍工艺、或熔融挤出或热压法制备；多层含氟交联离子膜，是以EW值为600～1300g/mol的含氟离子交换树脂形成的2-40层的多层膜，其中至少有1层具有交联网状结构，电导率40～150mS/cm，拉伸强度10～60MPa；总厚度10～300μm；所述交联网状结构选自如下式(I)所示：其中，G₁＝CF₂或O，G₂＝CF₂或O，R_f是C2-C10全氟碳链；式(I)中的弯曲线代表含氟的碳链；溶液流延、溶液浇铸、丝网印刷工艺、旋涂、喷涂或浸渍的步骤如下：(1)将含氟离子交换树脂，交联剂，酸和自由基引发剂分散到溶剂形成混和物；混合物中含氟离子交换树脂含量为1～80％，重量比；(2)利用步骤(1)中制备溶液在平板上或已制备的单层或多层膜上通过溶液流延、溶液浇铸、丝网印刷工艺、旋涂、喷涂或浸渍工艺成膜；成膜时要在30～300℃的温度下热处理10～100分钟；(3)成膜中，或成膜后交联，形成式(I)所示的交联结构；熔融挤出或热压法的步骤如下：(1).根据多层含氟交联离子膜中各层配方的需要制备适合的含氟离子交换树脂，交联剂，酸和自由基引发剂混和物，利用双螺杆挤出机、密炼机或开炼机在200～280℃混合；所述含氟离子交换树脂选自磺酰氟、磺酰氯、或磺酰溴树脂；(2)将步骤(1)混合好的树脂利用螺杆挤出机或平板硫化机成膜；(3)成膜中或成膜后交联；形成式(I)所示的交联结构，得单层膜；(4)单层膜复合，得到所述的多层含氟交联离子膜。