[发明专利]一种三维聚醚醚酮网络膜材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种三维聚醚醚酮网络膜材料及其制备方法，包括电纺丝三维支撑骨架、氨基修饰钛纳米管‑磺化聚醚醚酮铸膜液，其制备方法包括以下步骤：制备电纺丝，制备磺化聚醚醚酮溶液，D3制备铸膜液，制备三维聚醚醚酮网络膜，将电纺丝修成70‑120um的片状，铺入铸膜器皿中，再将步骤D3中制得的铸膜液倒入铸膜器皿中，在温度60℃下，干燥12h后，在温度为8℃下干燥12h，得到三维聚醚醚酮网络膜材料。本发明的氨基修饰钛纳米管与磺化聚醚醚酮形成复合膜，具有优异的气体分离性能，在高磺化聚醚醚酮中，起到了稳定膜材料的作用，且电纺丝作为三维骨架，增强与氨基修饰钛纳米管‑磺化聚醚醚酮膜材料的连接，增强了磺化聚醚醚酮的膜材料的尺寸稳定性。

技术领域

本发明涉及磺化聚醚醚酮的制备领域，具体涉及一种三维聚醚醚酮网络膜材料及其制备方法。

背景技术

磺化聚醚醚酮(SPEEK)由于具有较好的阻醇性能，在甲醇燃料电池(DMFC)用质子交换膜研究中倍受关注，磺化聚醚醚酮存在憎水的主链，也含有亲水的磺酸基团，但是DS升高的同时会带来以下问题：SPEEK膜材料的溶胀率增加，尺寸稳定性和机械性能下降。

所以为了提高材料的质子传导率，同时保证尺寸稳定性和机械强度，会利用无机粒子对磺化聚醚醚酮进行改性，由于无机粒子与有机磺化聚醚醚酮之间的性质不同，无机粒子的分散度且与磺化聚醚醚酮的界面结合力差，在使用过程中，容易发生团聚，或者析出，影响使用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种三维聚醚醚酮网络膜材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三维聚醚醚酮网络膜材料的制备方法，一种三维聚醚醚酮网络膜材料，包括电纺丝三维支撑骨架、氨基修饰钛纳米管-磺化聚醚醚酮铸膜液。

具体地，所述电纺丝采用明胶、壳聚糖、氨基修饰钛纳米管，制备而成，其质量份为明胶100份，壳聚糖20-60份，氨基修饰钛纳米管10-20份。

一种三维聚醚醚酮网络膜材料的制备方法，包括以下步骤：

D1制备电纺丝

将壳聚糖溶解在2％的乙酸水溶液中，搅拌10-12h，加入明胶中，在60-70℃水浴条件下溶解，加入氨基修饰二氧化钛纳米管粉末，恒温搅拌30min，使羟基磷灰石均匀分散在溶液中，配置成一定浓度的电纺液，制备电纺丝；

D2制备磺化聚醚醚酮溶液

室温搅拌下，将磺化度为45-75％的磺化聚醚醚酮加入到N,N-二甲基乙酰胺溶剂中配制成浓度为5～15％的磺化聚醚醚酮溶液；

D3制备铸膜液

将氨基修饰钛纳米管分散于N,N-二甲基乙酰胺溶剂中超声12～36小时，并加步骤2制备的磺化聚醚醚酮溶液中搅拌24h，静止1-3h脱泡，得到氨基修饰钛纳米管-磺化聚醚醚酮铸膜液，其中氨基修饰钛纳米管与磺化聚醚醚酮的质量比为10：(1-3)；

D4制备三维聚醚醚酮网络膜

将步骤1制得的电纺丝修成70-120um的片状，铺入铸膜器皿中，再将步骤D3中制得的铸膜液倒入铸膜器皿中，在温度60℃下，干燥12h后，在温度为8℃下干燥12h，得到三维聚醚醚酮网络膜材料。

具体地，所述氨基修饰钛纳米管的制备方法为：取钛纳米管分散在无水乙醇中，超声分散，加入3-(异丁烯酰)丙基三甲氧基硅烷，钛纳米管与与3-(异丁烯酰)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:(1～6)；置于30～50℃下反应12～60小时，离心洗涤干燥，得双键修饰的钛纳米管；