[发明专利]离型膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种离型膜及其制备方法和应用。离型膜包括依次层叠设置的离型层、基材层和防静电层；其中，离型层为聚偏氟乙烯层，基材层为聚酰亚胺层，防静电层包括聚酰亚胺基层和分散在聚酰亚胺基层中的聚苯胺。基于此，本发明离型膜同时兼顾更佳的防静电作用、耐温性能及拉伸强度，以及，剥离力小、无离型层转移、无离型层残留等的优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种离型膜及其制备方法和应用。

背景技术

氢能源被认为是二十一世纪最清洁的能源之一，是解决环境污染和能源问题的重要能源载体。燃料电池和PEM水电解制氢是氢能源的使用、生产的重要方法。质子交换膜作为燃料电池和PEM水电解制氢技术中的重要部件，对质子交换膜各项性能要求很高。质子交换膜承担着传导质子，阻隔反应气体等作用，故而，高的传导质子的能力、低的反应气体渗透性以及一定的机械强度、良好的化学和电化学稳定性等成为氢能源技术和制膜工艺的研究热点。

质子交换膜的制备工艺从原理可分为两类：质子交换膜流延涂膜工艺和质子交换膜的熔融挤出加工工艺。其中熔融挤出加工工艺对设备和全氟磺酸树脂的分子量要求很高，长期被美国Dupont公司和日本旭硝子公司把控；质子交换膜流延涂膜工艺对设备要求相对较低，也是目前国内普遍选择的制备工艺。质子交换膜流延涂膜工艺的流程如图1所示。

流延涂布工艺对质子交换膜的性能有重要的影响，离型膜和全氟磺酸树脂溶液的接触角、离型膜的耐温性能、剥离力洁净程度是流延涂布工艺的核心参数之一。目前国内PET离型膜主要分为：硅油型、氟素型、非硅型和UV型的离型涂层的PET离型膜。由于全氟磺酸树脂溶液的溶剂主要为乙醇、水和异丙醇等混合物，导致硅油型和氟素型的离型膜的硅残留量极大且成膜性能差，所以目前国内普遍选用剥离力较大的非硅型离型膜。不仅如此，PET离型膜基材为PET树脂，该材料的玻璃化温度较低一般为80℃左右，长期使用温度在120~140℃之间，极大的限制了后续干燥处理的温度，不利于全氟磺酸树脂的高温结晶和质子交换膜机械性能的提升。而且PET离型膜的静电作用很强，容易吸附大量灰尘，同时容易击伤操作人员和破环离型层影响理性效果。

现有技术中，山东巨野盛鑫电器材料有限公司申请专利CN110628218A，该发明提供一种含氟聚酰亚胺/聚全氟乙丙烯(FPI/FEP)润滑复合膜及其制备方法，将聚全氟乙丙烯乳液均匀的喷涂在含氟聚酰亚胺薄膜表面，经高温干燥后，再均匀的刷涂一层全氟聚醚得到复合膜。聚酰亚胺/聚全氟乙丙烯(FPI/FEP)润滑复合膜无防静电涂层，其本身是良好的绝缘材料，但无防静电效果。哈尔滨工业大学申请专利CN104292487A，该发明公开了一种表面抗静电的聚酰亚胺/石墨烯复合薄膜的制备方法。以二酐、二胺为原料制备聚酰胺酸薄膜，以石墨为原料制得氧化石墨烯溶液，经过旋涂并且加热得到聚酰亚胺/石墨烯复合薄膜。抗静电的聚酰亚胺/石墨烯复合薄膜本身没有离型涂层处理，不能提供良好的剥离力。且抗静电的聚酰亚胺/石墨烯复合薄膜制备需要浓硫酸、高锰酸钾高温氧化石墨烯，实验危险处理困难、反应污染大。

综上，现有技术中存在流延法制备质子交换膜所使用的离型膜材料耐温性能差、剥离困难、离型层残留和静电作用强的问题。因此，有必要提供一种新型离型膜，以改善上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种离型膜及其制备方法和应用，以解决现有技术中离型膜耐温性能差、剥离困难、离型层残留和静电作用强等的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种离型膜，所述离型膜包括依次层叠设置的离型层、基材层和防静电层；其中，所述离型层为聚偏氟乙烯层，所述基材层为聚酰亚胺层，所述防静电层包括聚酰亚胺基层和分散在所述聚酰亚胺基层中的聚苯胺。

进一步地，所述离型层的厚度为3~80μm；所述基材层的厚度为25~250μm；所述防静电层的厚度为5~10μm；和/或所述防静电层中，聚苯胺的重量百分含量为10~25%。