[发明专利]一种有机无机杂化的阳离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种有机无机杂化的阳离子交换膜，其特征在于其化学结构式为：

其中，L是基膜；m、n、p、q是聚合度，是大于零的整数；R₁、R₂为氢原子或者短链烷烃；R₃为氢、氯、氟，或短链烷烃；所述基膜为一类对高能射线敏感的高分子薄膜；所述一类对高能射线敏感的高分子薄膜选自聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟乙丙烯聚合物、四氟乙烯与全氟丙基乙烯基醚共聚物高聚物制成的薄膜中的一种。

2.如权利要求1所述一种有机无机杂化的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）对基膜清洗并干燥至恒重，置于辐照室中，用高能射线进行预辐射；所述基膜选自聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟乙丙烯聚合物、四氟乙烯与全氟丙基乙烯基醚共聚物高聚物制成的薄膜中的一种；所述预辐照的剂量为20～300KGy；

2）对步骤1）预辐射后的膜进行接枝反应，并使用交联剂进行交联反应，引入无机基团；所述交联剂与单体溶液的体积百分比为2%～30%；所述接枝反应、交联反应同时进行，或分步进行，所述接枝反应的温度为60～120℃，时间为3～24h；交联反应的温度为60～120℃，时间为3～24h；

3）用磺化剂对膜进行磺化反应引入磺酸基团，然后采用碱溶液进行水解，得有机无机杂化的阳离子交换膜。

3.如权利要求2所述一种有机无机杂化的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤2）中，所述接枝反应的接枝单体采用含有不饱和烃基的芳香族化合物，所述含有不饱和烃基的芳香族化合物选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯中的一种。

4.如权利要求2所述一种有机无机杂化的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤3）中，所述磺化剂选自氯磺酸、浓硫酸、发烟浓硫酸中的一种，所述氯磺酸与浓硫酸的质量百分比浓度为50%～98%；所述磺化反应的温度为20～80℃，磺化反应的时间为0.5～12h；所述水解的温度为20～100℃，水解的时间为2～24h。

5.如权利要求2所述一种有机无机杂化的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤3）中，所述水解后再制备氢型的质子交换膜，然后使用硫酸进行转型处理。