一种保水组分均匀分散的复合质子交换膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种保水组分均匀分散的复合质子交换膜的制备方法。其特征是制备过程为先合成离子聚合物修饰的无机氧化物胶体，然后采用这种胶体溶液直接制备质子交换膜。膜中离子聚合物具有质子传导能力，无机氧化物胶体具有保水能力。由于离子聚合物在分散体系中具有良好的位阻效应和静电效应，而且无机氧化物纳米颗粒是原位制备而成，所以最终制备出的复合质子交换膜中无机氧化物保水组分具有非常好的分散性，从而使质子交换膜具有很好的机械强度和保水能力，在低湿度条件下具有很好的性能。

主权项

1、一种保水组分均匀分散的复合质子交换膜的制备方法。其特征是，制备步骤按以下过程进行：1)、制备无机氧化物前驱体溶液：：先将离子聚合物溶液用NaOH调节pH值至6.5～7.5，然后转入到无水有机溶剂中，使得离子聚合物在无水有机溶剂中含量达到1-10wt.％，接着蒸馏此溶液4-6小时以去掉溶液中水分；2)、胶体前驱体溶液的制备：按照无机氧化物前驱体与离子聚合物重量比0.05∶1～0.3∶1，将无机氧化物前驱体加入到步骤1)制备的无机氧化物前驱体溶液中搅拌20～30分钟，制成胶体前驱体溶液；3)、离子聚合物修饰的无机氧化物纳米颗粒胶体溶液的制备：按照无机氧化物前驱体水解反应所需的水量1∶1～10∶1的比例，将HCl含量为37wt.％，水含量为63wt％的浓盐酸加入到步骤2)制备的胶体前驱体溶液中，充分搅拌混合，得到离子聚合物修饰的无机氧化物纳米颗粒胶体溶液；4)、保水组分均匀分散的复合质子交换膜制备：将步骤3)制备的胶体溶液置于培养皿中，用NaOH调节pH值至6.5～7.5，搅拌20～30分钟后将其置于真空干燥箱中，在110～140℃下保温3～5小时，紧接着在180～200℃下保温1～3小时，溶剂挥发后制得复合质子交换膜；其中，所述的无机氧化物为SiO2或TiO2的任何一种，选用SiO2时，则无机氧化物前驱体为四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷任意一种；选用TiO2时，则无机氧化物前驱体为钛酸乙脂、钛酸异丙脂和钛酸丁脂任意一种。