一种基于共聚物的有机－无机杂化阴离子交换膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于共聚物的有机－无机杂化阴离子交换膜的制备方法，先合成一种含卤甲基和烷氧基硅基团的聚合物，溶解在混合溶剂中形成溶液，添加/不添加小分子烷氧基硅烷交联剂，得到溶胶－凝胶前驱体；再向溶胶－凝胶前驱体中加入叔胺，催化剂、水和乙醇，磁力搅拌下进行反应，得到溶胶－凝胶溶液；溶胶－凝胶溶液经过浓缩后，涂于基体上成膜，膜片干燥固化后即得到有机－无机杂化阴离子交换膜。采用本发明方法制备的有机－无机杂化阴离子交换膜，其离子交换容量高、机械性能好，膜中的无机硅氧化物成分和有机成分之间相容性好；膜具有优良的热稳定性、抗氧化性和耐碱性，在碱性燃料电池上具有很高的应用潜力。

主权项

1、一种有机-无机杂化阴离子交换膜的制备方法，先合成一种含卤甲基和烷氧基硅基团的聚合物，溶解在混合溶剂中形成浓度为0.04-0.13克/毫升的溶液，再选用一种或两种小分子烷氧基硅烷作为交联剂；其特征在于：向所述的聚合物溶液中添加/不添加所述的交联剂，得到溶胶-凝胶前驱体；再向溶胶-凝胶前驱体中加入叔胺，催化剂和水，磁力搅拌下反应12-64小时，在反应前或反应后4h内向溶液中加入乙醇，结束反应后得到溶胶-凝胶溶液；溶胶-凝胶溶液挥发至体积减少到原来的40％-64％，涂于基体上成膜，膜片干燥固化后即得到有机-无机杂化阴离子交换膜；所述的混合溶剂由A类溶剂和B类溶剂混合组成，A类溶剂为甲苯、氯仿或氯苯，B类溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮；A类溶剂在混合溶剂中所占的体积分数为17％-52％；所述小分子烷氧基硅烷的化学式可表示为[R]4-qSi(R3)q，其中R3表示含0-1个氮和1-7个碳的烷基或芳基，q的值为0或1。所述的聚合物与交联剂的质量比为1∶0-0.63；所述的溶胶-凝胶前驱体中所含之聚合物与叔胺、催化剂、水的质量比为1∶0.16-1.77∶0-0.015∶0.37-1.73，溶胶-凝胶前驱体与乙醇的体积比为1∶0.14-0.53；所述叔胺选自三甲胺，三乙胺或三丙胺；所述催化剂选自氨水、甲酸钠、乙酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾；所述基体是指无机基体Al2O3多孔陶瓷、Al2O3微滤或超滤膜、玻璃板、铝板或不锈钢板，或有机基体涤纶布、锦纶布、玻璃纤维布、尼龙布、无纺布、聚四氟乙烯板或聚氯乙烯板；所述涂膜的方法包括刮膜、喷洒、浸渍、流涎或涂覆；膜片干燥固化是：将膜片在室温下干燥至膜完全固化；再继续在室温下干燥8-14天或以2.5-6℃/h的速度从室温升温到75-105℃，保温2.5-7h。