[发明专利]一种磺化聚芳醚酮离子交换膜制备方法及应用

权利要求书

1.一种磺化聚芳醚酮离子交换膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）磺化4,4’-二氟二苯甲酮的制备：将一份质量的4,4’-二氟二苯甲酮加入带有回流冷凝管的250ml两口圆底烧瓶里，再加入一份体积的分析纯级的浓度为20%的发烟硫酸，磁力搅拌并升温至110℃进行反应；反应结束后冷却至室温，将产物缓慢倒入5份体积的冰水混合物中，搅拌加入5份质量的氯化钠，至白色固体析出后抽滤并干燥固体；将干燥后固体，溶解在1-2份体积的去离子水中，缓慢加入氢氧化钠，将溶液调至中性，再加入氯化钠形成过饱和溶液，白色固体析出，抽滤，干燥；再将干燥后的固体用二甲基亚砜加热溶解，趁热滤去不溶的杂质，将滤液减压蒸馏，得到产物用丙酮清洗，无水乙醇洗涤，抽滤，得到白色粉末状固体，真空干燥80℃一天得到3,5’-二磺酸钠基-4,4’-二氟二苯甲酮；所述一份质量为5g，一份体积为20ml；

（2）聚合物磺化聚芳醚酮的制备：将3,5’-二磺酸钠基-4,4’-二氟二苯甲酮，4,4’-二氟二苯甲酮，双酚AF按照一定摩尔比例，加入到配有机械搅拌、分水器和氮气导气管的100ml三口圆底烧瓶中，加入0.2份体积的无水二甲基乙酰胺和0.5-0.75份体积的重蒸甲苯；先加热至130℃，保持3-4小时，再将流进分水器的液体倒出，缓慢升温至160-190℃，保持20-24小时；将产物导入15份体积的甲醇溶液中并持续搅拌，将析出的纤维状固体抽滤，并用去离子水清洗至中性，真空干燥80℃一天,得该聚合物；所述3,5’-二磺酸钠基-4,4’-二氟二苯甲酮，4,4’-二氟二苯甲酮，双酚AF的摩尔比例为4：6：10或5：5：10或6：4：10或7：3：10；

（3）多孔氮化硼纳米片的制备：将三氧化二硼和盐酸胍按照摩尔比1:5加入到适量的甲醇中快速搅拌形成无色透明溶液，快速搅拌一天，白色固体形成，将其倒到石英坩埚中，于管式炉中加热至1100℃，10℃/分钟，在1100℃保持2小时，并在加热过程中在通入15%氢气/85%氮气的氮气、氢气混合气，得到白色固体粉末多孔氮化硼纳米片；

（4）磺化多孔氮化硼的制备：取0.04份质量的白色粉末多孔氮化硼纳米片，2份体积的甲苯，0.08份质量的丙磺酸内酯加入到装有回流冷凝管的两口圆底烧瓶中，磁力搅拌并升温至110℃，保持110℃，反应24小时，反应结束后，冷却至室温，8000rpm，离心5分钟，倒去液体，再用乙醇洗涤，再离心，重复该乙醇洗涤和离心过程3遍，再用去离子洗后离心，重复该去离子洗后离心过程也3遍，最后得到黄色固体，冷冻干燥得磺化多孔氮化硼；

磺化聚芳醚酮离子交换膜的制备：通过流延湿法制备磺化聚芳醚酮离子交换膜具体为：取磺化聚芳醚酮的聚合物配成10%的膜溶液，其中聚合物固含量为10wt%，再依次加入1%，3%，5%，7%，10%质量分数的磺化多孔氮化硼，所述质量分数是磺化多孔氮化硼相对于磺化聚芳醚酮离子交换膜的质量分数，超声1-5小时，之后快速搅拌12小时，将膜溶液倾倒在一块干净的玻璃上，于真空干燥箱中60-80℃干燥12小时，在80℃真空干燥12小时；将干燥好的膜浸在1M的盐酸溶液中一天，再用去离子水将膜洗至中性，并保存在去离子水中。

2.根据权利要求1所述的一种磺化聚芳醚酮离子交换膜的制备方法，其特征在于，聚合物磺化聚芳醚酮成膜采用热压干法、挤出流延干法、挤出压延干法、挤出吹塑干法、薄膜拉伸取向工艺进行制备。

3.一种如权利要求1所述的磺化聚芳醚酮离子交换膜的制备方法在全钒液流电池的应用，其特征在于，采用合成的磺化聚芳醚酮离子交换膜作为全钒液流电池的隔膜。