一种纤维增强的全氟双交联离子膜及其制备方法

摘要

本发明涉及到一种纤维增强的全氟双重交联离子膜及其制备方法，属于功能高分子复合材料领域。该交换膜是以含氟离子交换树脂作为成膜树脂，加入增强纤维，所述含氟离子交换树脂相互之间或与交联剂形成化学交联结构，且所述化学交联结构上的酸性基团与高价金属化合物物理键合交联，从而形成双重网络结构。本发明制备的含氟离子交换膜具较高的质子导电率和较高的机械性能。

主权项

1.一种纤维增强全氟双重交联离子膜，其特征在于：以全氟离子交换树脂作为成膜树脂，所述全氟离子交换树脂与交联剂形成化学交联结构，并添加作为增强物的纤维；所述化学交联结构上的酸性基团与高价金属化合物形成物理键合交联，从而形成双重交联网络结构；所述化学交联结构具有式(I)所示的交联桥：其中，G₁＝CF₂或O，G₂＝CF₂或O，R_f是C₂-C₁₀全氟碳链；所述全氟离子交换树脂是由四氟乙烯、一种或几种含酸性交换基团的全氟烯单体和一种或几种含交联位点的全氟烯单体共聚形成；所述含酸性交换基团的全氟烯单体选自如下式(A)或(B)：CF₂＝CFO[CF₂CF(CF₃)]_fO(CF₂)_gSO₃Hf＝0或1；g＝2～4的整数    (A)CF₂＝CFO(CF₂)₃PO₃H₂       (B)所述含交联位点的全氟烯单体具有式(X)的结构：其中，Y₅独立地选自Br或I；a’、b’、c’独立地为0或1，但a’+b’+c’≠0；X₁选自F、Br或I；n’为0或1；R_f5、R_f6独立地选自全氟烷基其中：所述高价金属化合物的金属元素选自下列元素之一或组合：W、Zr、Ir、Y、Mn、Ru、Ce、V、Zn、Ti或La元素；且所述高价金属化合物选自这些金属元素的最高价态和中间价态的硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐或醋酸盐中的一种或组合复盐；或选自这些金属元素的最高价态和中间价态的环糊精、冠醚、乙酰丙酮、含氮冠醚及EDTA、DMF或DMSO络合物；或选自这些金属元素的最高价态和中间价态的氢氧化物；或选自这些金属元素的最高价态和中间价态的具有钙钛矿结构的氧化物；所述具有钙钛矿结构的氧化物选自Ce_xTi_(1-x)O₂、Ca_0.6La_0.27TiO₃、La_(1-y)Ce_yMnO₃或La_0.7Ce_0.15Ca_0.15MnO₃，其中x＝0.25～0.4、y＝0.1～0.4。