燃料电池用质子交换膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种燃料电池用质子交换膜的制备方法，属于高分子材料辐射法改性及电化学技术领域。本发明方法利用共辐射接枝技术，采用电子束引发方式在ETFE膜基体上产生可用于引发接枝反应的自由基活性位点，从而把MMA和AMS两种单体接枝到这些活性点上。并通过化学磺化法在含苯环的接枝支链上引入具有质子传输功能的磺酸基团。本发明方法直接以ETFE膜为基体，借助辐射引发手段实现磺酸基团的引入，略去了共聚合法制备质子交换膜时的流延成膜步骤，操作方便，成本低廉。本发明方法合成的质子交换膜具备吸水、保水能力强，质子传导性好、阻止气体扩散能力强等优良特性。

主权项

一种燃料电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于具有以下的制备、过程和步骤：将乙烯 四氟乙烯共聚膜（简称ETFE膜， 日本旭硝子公司进口）裁剪成15cm×9cm的矩形块后，用丙酮抽提24h去除表面油污，烘干称重；称重后的ETFE膜放入聚乙烯薄膜袋中，并向袋中充入高纯氮气以置换其中空气，封口后置于电子束辐照室中进行动态辐照；电子束流强度为1mA，总辐照剂量为150kGy；将辐照过的ETFE膜浸入盛α 甲基苯乙烯（简称AMS）和甲基丙烯酸(简称MAA)与溶剂甲苯的混合溶液的磨口容器中，放置ETFE膜前，混合溶液需预先充高纯氮除氧；放好ETFE膜后再第二次充高纯氮气，密封后，将容器置于75℃恒温水浴装置中进行接枝反应；混合溶液的体积配比为：AMS﹕MAA﹕甲苯=1﹕1﹕（1.3～3.0）；反应完成后，将接枝膜从容器中取出，先用甲苯洗涤，接着将接枝膜置于其中抽提48 h，以去除样品表面均聚物；然后放入烘箱中50℃干燥到恒重，最终得到ETFE g AMS MMA接枝共聚膜；选用氯磺酸作为磺化试剂，将烘干的上述接枝共聚膜与以二氯化碳为溶剂的体积浓度为1%的氯磺酸溶液中反应24h；反应温度为25℃；磺化反应结束后，取出样品，水洗、烘干，得到燃料电池用抗氧化降解的质子交换膜。