[发明专利]石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜及其双层共挤吹塑及拉伸成型方法

权利要求书

1.一种石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜的双层共挤吹塑及拉伸成型方法，其特征在于，包括步骤：

(1)将石墨烯进行硅烷偶联化处理；

(2)按比例混合硅烷偶联化处理后的石墨烯和聚乙烯醇，将混合物加入去离子水中得到增强溶剂；

(3)将氟型全氟磺酸树脂加入到所述增强溶剂中，在高压反应釜中恒温恒压搅拌，关闭反应釜，降温降压后，得到全氟磺酸树脂的初溶液；

(4)向所述全氟磺酸树脂的初溶液中加入增塑剂，搅拌均匀后加热烘干，得到石墨烯掺杂的全氟磺酸树脂凝胶；

(5)按比例混合均匀全氟羧酸树脂和增塑剂，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到全氟羧酸树脂增塑颗粒料；

(6)将石墨烯掺杂的全氟磺酸树脂凝胶及全氟羧酸树脂增塑颗粒料，分别加入耐腐蚀的单螺杆挤出机中，通过双层共挤吹塑模头，吹塑成膜，得到膜厚0.3-1mm的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合初级膜；

(7)将石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合初级膜预热，在温度120℃下双向拉伸，得到膜厚为0.1-0.3mm的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜。

2.如权利要求1所述的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜的双层共挤吹塑及拉伸成型方法，其特征在于，

在步骤(2)中，硅烷偶联化处理后的石墨烯、聚乙烯醇和去离子水的重量比为1：5：100；硅烷偶联化处理后的石墨烯和聚乙烯醇放入去离子水中后，在温度80-90℃下，高速搅拌2h，超声波震荡处理1h，得到增强溶剂；

在步骤(3)中，增强溶剂和氟型全氟磺酸树脂的重量比为100：30；高压反应釜中恒温恒压搅拌的温度为220-240℃，压力为3-5MPa，搅拌转速为1000～3000r/min，时间为3～6h；

在步骤(4)中，全氟磺酸树脂的初溶液和增塑剂的重量比为100：3-8；加热烘干温度为110-150℃；

在步骤(5)中，全氟羧酸树脂和增塑剂的重量比为100:3。

3.如权利要求1所述的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜的双层共挤吹塑及拉伸成型方法，其特征在于，所述耐腐蚀挤出机的螺杆、机筒、连接件及吹膜模具的材质为耐腐蚀镍基合金钢。

4.如权利要求1所述的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜的双层共挤吹塑及拉伸成型方法，其特征在于，步骤(4)所述增塑剂至少包括N,N-二甲基甲酰胺、1,2-丙二醇、邻苯二甲酸二甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮及二甲基亚砜中的一种。

5.如权利要求1所述的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜的双层共挤吹塑及拉伸成型方法，其特征在于，挤出石墨烯掺杂的全氟磺酸树脂凝胶的挤出机，机筒的各区温度：一区100-110℃，二区150-170℃，三区200-220℃，四区250-260℃；挤出全氟羧酸树脂增塑颗粒料的挤出机，机筒的各区温度：一区150-160℃，二区180-200℃，三区240-250℃，四区270-280℃；双层共挤吹塑模头的温度为260-280℃。

6.如权利要求1所述的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜的双层共挤吹塑及拉伸成型方法，其特征在于，所述石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜浸入酸液中，温度80-90℃，时间2-6h，去离子水清洗至中性后烘干，转化为氢型的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜。

7.如权利要求1所述的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜的双层共挤吹塑及拉伸成型方法，其特征在于，所述石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜浸入碱液中，温度80-90℃，时间2-6h，去离子水清洗至中性后烘干，转化为钠型的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜。

8.如权利要求6所述的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜的双层共挤吹塑及拉伸成型方法，其特征在于，所述酸液为浓度5％～30％的盐酸溶液。

9.如权利要求7所述的石墨烯掺杂的全氟磺酸-羧酸复合膜的双层共挤吹塑及拉伸成型方法，其特征在于，所述碱液为浓度10％～30％的氢氧化钠溶液。