[发明专利]一种互穿网络结构离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种互穿网络结构的离子交换膜，其特征在于：是由全氟磺酸离子交换树脂分子与另一种含有离子交换基团的大分子即互穿交联分子组成互穿网络结构；

所述的全氟磺酸型离子交换树脂的化学结构具有如下结构式：

其中x、y分别为1～10000的整数；且x/(x+y)＝55％～90％，y/(x+y)＝10％～45％，均为摩尔比；其中，m为0或1或2，n为1-6的整数；

所述的全氟磺酸型离子交换树脂为干树脂，数均分子量为6万到30万，交换容量为0.75-1.50mmol/g，H⁺型或Na⁺型。

2.制备权利要求1所述的一种互穿网络结构的离子交换膜的方法，包括如下步骤：

(1)将全氟磺酸型离子交换树脂溶解于有机溶剂中，然后加入含有质子交换功能基团的可聚合单体、引发剂和含至少2个可聚合基团的交联剂，搅匀溶液待用；

(2)使用流延法把步骤(1)得到的溶液在水平且平滑的玻璃板或哈氏合金钢板表面流延成薄膜；

(3)把步骤(2)得到的薄膜加热到一定温度，一段时间后从平板表面剥离得到互穿网络结构的全氟磺酸离子交换膜；

(4)把步骤(3)得到的离子交换膜，用氟气进行氟化得到本发明的互穿网络结构离子交换膜。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或多种溶剂的混合溶剂。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的全氟磺酸离子交换树脂为干树脂，数均分子量为6万到30万，交换容量为0.75-1.50mmol/g，H⁺型或Na⁺型，在溶液中的浓度用重量百分数表示时为5％～50％。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的含有质子交换功能基团的可聚合单体是至少含有一个磺酸基团和一个碳-碳双键的分子，选自丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、乙烯基苯磺酸钠、全氟丙烯磺酸钠或全氟甲基丙烯磺酸钠中的一种或者几种单体的混合物，所述单体在溶液中的浓度用重量百分数表示时为10％～25％。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的引发剂选自过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈，所述引发剂量为加入单体量的0.2wt％～2wt％。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的交联剂选自二乙烯基苯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸-1，4-丁二酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或者几种交联剂的混合物，所述交联剂加入量与单体加入量之质量比为1∶6～1∶2。

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所得到的薄膜，膜厚在25～300微米之间；干燥后从所述平板表面剥离。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的加热温度为50℃～180℃，加热时间为15分钟到12个小时。