[发明专利]一种两性聚醚醚酮离子交换膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种两性聚醚醚酮离子交换膜及其制备方法。两性聚醚醚酮具有以下结构单元：基础单元：磺化单元：胺化单元其中，R₁和R₂分别独立地选自C₁‑C₅的烷基、C₆‑C₁₀的芳基或C₅‑C₁₀的杂芳基，两性聚醚醚酮的分子量为23000～38000，磺化单元的摩尔比为60～90％，胺化单元的摩尔比为1～5％；制备方法包括：步骤S1，将两性聚醚醚酮分散在有机溶剂中，得到铸膜液；步骤S2，采用辊涂工艺将铸膜液涂覆至基材上形成涂层，得到涂覆基材；步骤S3，对涂覆基材进行干燥，得到两性聚醚醚酮离子交换膜。利用本申请两性聚醚醚酮为原料、采用辊涂方式制作离子交换膜，方法简单易于推广。

技术领域

本发明涉及离子交换膜技术领域，具体而言，涉及一种两性聚醚醚酮离子交换膜及其制备方法。

背景技术

氧化还原液流电池是一种适用于大规模蓄电储能的新型绿色二次电池，在发挥太阳能、风能作用以及提高电网效率等方面的重要性日趋显著。目前国内外研究的液流电池种类主要有全钒液流电池、铁铬液流电池、铁钒液流电池、锌溴液流电池等。其中，第二代铁铬液流电池和全钒液流电池是研究最为广泛且具应用前景的液流电池，这两种液流电池体系是继1975年美国航天航空局(NASA)研制出的第一代铁铬液流电池之后，为解决其电解液易交叉污染而研发出来的。第二代铁铬液流电池正负极电解液均采用含有Fe(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)离子的水溶液。铁-铬液流电池的显著特点是高效率、低成本、响应速度快、快速的大电流放电能力等。

离子交换膜是铁-铬液流电池的关键组件之一。目前，美国、日本等国家已经可以将全氟磺酸离子交换膜应用在液流电池中，其生产技术已经趋近成熟，并且已经应用于工业化生产。商业化全氟磺酸离子交换膜虽然电导率高、化学稳定性好，将其应用于铁-铬液流电池有获得较高能量转化效率的可能性，但由于商业膜的离子选择性低和市场价格太高，降低了铁-铬液流电池的市场竞争力。研究开发低成本高性能的离子交换膜已成为当前的研究热点与发展方向。考虑铁-铬液流电池运行环境的特性，需要研发出具有自主知识产权的离子交换膜的工业化生产技术，为加快铁-铬液流电池的推广应用，实现铁-铬液流电池系统低成本、大规模的使用，解决我国新能源发展问题等具有十分重大的意义。对两性离子交换膜工业制备方法的不断改进和完善变得越来越重要，减少工艺步骤和提高生产效率成为工业规模上连续生产的核心目的。

申请公布号为CN112829343A的中国专利申请公开了一种用于PEEK生产的全自动生产线，包括碳纤维纱线前进方向依次设置的纱架、集纱板、展纱辊、粉料槽、热烘机、熔融浸渍模块、三辊压光机、冷却牵引机、冷却池和收卷机。然而，生产线采用静电上料的粉末浸渍+热烘机的第一层浸渍以及熔融浸渍模块的第二层浸渍，不适用于液体或改性后的聚醚醚酮；并且工序复杂。

申请公布号为CN110228178A的中国专利申请公开了一种PEEK冷推板生产线，它包括用于挤出熔融物料的挤出机、与挤出机的出料口相连通且用于将融物料成型为预成型板材并挤出的冷推模具、用于对预成型板材进行回火定型以得到成型板材的回火定型装置、用于牵引成型板材的牵引机、用于对牵引机牵引的成型板材进行切割以得到PEEK冷推板的切割机及用于输送PEEK冷推板的输送机。然而，采用冷推模具，将熔融物料成型为预成型板材，然后回火定性，缺点为不能连续生产PEEK；不能控制成型后PEEK的厚度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种两性聚醚醚酮离子交换膜及其制备方法，以解决现有技术中不能连续生产聚醚醚酮、制备方法复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种两性聚醚醚酮离子交换膜的制备方法，形成两性聚醚醚酮离子交换膜的两性聚醚醚酮具有以下结构单元：

基础单元：

磺化单元：

胺化单元