[发明专利]碳纳米管改性的高电流密度全氟离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米管改性的全氟离子交换膜，其特征在于由含碳纳米管的全氟磺酸离子交换树脂层和全氟羧酸离子交换树脂层组成基膜，增强网布置入该基膜表面或内部，在基膜两侧表面涂覆有3-12微米的气体释放涂层；其中，所述全氟磺酸树脂层中含0.1-10wt%的碳纳米管，全氟磺酸树脂层厚度为80-150微米，全氟羧酸树脂层厚度为8-15微米。 

2.如权利要求1所述的碳纳米管改性的全氟离子交换膜，其特征在于所述全氟离子交换膜的基膜总厚度在90-180微米之间；优选100-125微米。 

3.如权利要求1所述的碳纳米管改性的全氟离子交换膜，其特征在于所述碳纳米管内径为0.72-3.2纳米。 

4.如权利要求1所述的碳纳米管改性的全氟离子交换膜，其特征在于所述碳纳米管选自：单壁碳纳米管（SWNT）、多壁碳纳米管（MWNT）、化学改性碳纳米管之一或组合。 

5.如权利要求1所述的碳纳米管改性的全氟离子交换膜，其特征在于所述碳纳米管为如下之一种： 

（6，6）型单壁碳纳米管，长度10-45微米； 

（7，7）型单壁碳纳米管，长度5-15微米； 

（9，9）型单壁碳纳米管，长度20-50微米； 

（12，0）型单壁碳纳米管，长度10-45微米； 

（12，4）型单壁碳纳米管，长度10-60微米； 

多壁碳纳米管或氟化碳纳米管。 

6.权利要求1-5任一项所述的碳纳米管改性的全氟离子交换膜的制备方法，包括步骤如下： 

a、采用所述的全氟羧酸树脂、含碳纳米管的全氟磺酸树脂，通过熔融共挤或多层热压复合的工艺制备全氟离子交换树脂基膜； 

b、采用连续真空复合工艺将增强网布置入全氟离子交换树脂基膜表面或内部形成增强离子膜； 

c、将步骤b所得离子膜在90℃的质量分数25%的KOH或NaOH的水-有机溶剂溶液中水解6-12小时进行转型； 

d、用含质量分数3-10%全氟磺酸树脂、5-15%纳米无机氧化物的低级醇分散液对转型后的离子膜进行双面喷涂，干燥后形成气体释放涂层； 

e、喷涂完毕的膜浸在质量分数0.2%-2%氢氧化钠水溶液中，静置老化2-24小时，即得。 

7.如权利要求6所述的碳纳米管改性的全氟离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤a中所述含碳纳米管的全氟磺酸树脂是碳纳米管与全氟磺酸树脂共聚单体经原位聚合的粉体，或者碳纳米管与全氟磺酸树脂混合后通过熔融挤出得到的全氟磺酸树脂母粒。所述碳纳米管质量含量为0.1%～10%，优选的3～6wt%。 

8.如权利要求6所述的碳纳米管改性的全氟离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤c中有机溶剂为乙醇、异丙醇或二甲基亚砜。 

9.如权利要求6所述的碳纳米管改性的全氟离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤d中，纳米无机氧化物为ZrO₂，低级醇为乙醇、丙醇或异丙醇。 

10.如权利要求6所述的碳纳米管改性的全氟离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤a中，所述全氟磺酸树脂是四氟乙烯和全氟3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯磺酰氟共聚得到的全氟磺酸树脂，交换容量为0.95-1.20mmo1/g；全氟羧酸树脂是四氟乙烯与全氟4,7-二氧杂-5甲基-8-壬烯酸甲酯共聚而成的聚合物，离子交换容量为0.90-1.05mmo1/g。