[发明专利]一种制备全氟磺酸离子交换膜的方法

权利要求书

1.一种制备全氟磺酸离子交换膜的方法，其特征是：

利用低温等离子体引发含氟磺酰氟基化合物在全氟聚合物多孔膜进行原位接枝改性，然后经过加碱水解和离子交换得到H⁺全氟磺酸离子交换膜，所述的含氟磺酰氟基化合物的分子式为CF₂＝CFR_FSO₂F或者IR_FSO₂F，其中R_F为全氟烷基或者全氟醚基的链式结构；或者

利用低温等离子体引发含氟磺酸或者含氟磺酸盐在全氟聚合物多孔膜进行原位接枝改性，然后经过离子交换得到全氟磺酸离子交换膜，所述的含氟磺酸或者含氟磺酸盐的分子式为CF₂＝CFR_FSO₃M或者IR_FSO₃M，其中R_F指代R_F为全氟烷基或者全氟醚基的链式结构，M为H⁺或金属离子。

2.根据权利要求1所述的制备全氟磺酸离子交换膜的方法，其特征是：所述的R_F包括-[CF₂CF₂]_nOCF₂CF₂-、-[CF₂C(CF₃)]_nOCF₂CF₂-或者-C_nF_2n-。

3.根据权利要求1或2所述的制备全氟磺酸离子交换膜的方法，其特征是：所述的金属离子包括H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Ca⁺、Mg²⁺、Fe³⁺或者Cu²⁺。

4.根据权利要求1或2所述的制备全氟磺酸离子交换膜的方法，其特征是：所述的全氟聚合物是聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，或者聚全氟烷氧基树脂。

5.根据权利要求1所述的制备全氟磺酸离子交换膜的方法，其特征是：

包括如下步骤：

步骤1：将全氟聚合物多孔膜在等离子体氛围区进行等离子体预处理；

步骤2：在氮气或惰性气体保护下、将预处理后的全氟聚合物多孔膜浸润在含氟磺酰氟基化合物的溶液中，或者浸润在含氟磺酰氟基化合物的液态本体中引发原位接枝改性；

步骤3：取出接枝改性后的全氟聚合物多孔膜，洗涤除去未接枝上的含氟磺酰氟基化合物，然后进行加碱水解，最后与H⁺离子交换得到全氟磺酸离子交换膜；

其中，步骤2的含氟磺酰氟基化合物的溶液中，溶剂为含氟磺酰氟基化合物的良溶剂且为全氟聚合物树脂的不良溶剂；

或者，包括如下步骤：

步骤1：将全氟聚合物多孔膜在等离子体氛围区进行等离子体预处理；

步骤2：在氮气或惰性气体保护下、将预处理后的全氟聚合物多孔膜浸润在含氟磺酸的溶液或者含氟磺酸盐的溶液中引发原位接枝改性，或者，浸润在含氟磺酸的液态本体或者含氟磺酸盐的液态本体中引发原位接枝改性；

步骤3：取出接枝改性后的全氟聚合物多孔膜、洗涤除去未接枝上的含氟磺酸或者含氟磺酸盐、然后根据需要与H⁺离子交换、得到全氟磺酸离子交换膜；

其中、步骤2的含氟磺酸的溶液中，溶剂为含氟磺酸的良溶剂且为全氟聚合物树脂的不良溶剂；步骤2的含氟磺酸盐的溶液中，溶剂为含氟磺酸盐的良溶剂且为全氟聚合物树脂的不良溶剂。

6.根据权利要求5所述的制备全氟磺酸离子交换膜的方法，其特征是：

所述的步骤2的溶液中，溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、正辛醇、丙酮、丁酮、氯仿、二氯甲烷、乙醚、二硫化碳、1-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃、乙酸乙酯、二氧六环、乙腈、苯、甲苯和二甲苯中的至少一种。