[发明专利]一种全氟磺酸树脂的纯化方法及得到的纯化全氟磺酸树脂

说明书

本发明提供了一种全氟磺酸树脂的纯化方法及得到的纯化全氟磺酸树脂，全氟磺酸树脂的纯化方法包括：步骤S1，将全氟磺酸树脂分散于溶剂中，得到分散液A，分散液A中具有粒径大于10μm的大尺寸杂质、粒径小于2nm的小尺寸杂质和粒径在2nm～2μm之间的颗粒；步骤S2，通过第一分离去除分散液A中的大尺寸杂质，得到分散液B，第一分离手段为离心、过滤和/或第一微滤；步骤S3，通过第二分离去除分散液B中的小尺寸杂质，得到全氟磺酸树脂浓缩物C，第二分离的手段为超滤和/或第二微滤。采用经上述纯化方法得到的全氟磺酸树脂分散液制得的纯化的全氟磺酸树脂，黄度明显降低，且热处理后保持良好的色相，同时具备较好的质子传导率。

技术领域

本发明涉及全氟磺酸树脂应用领域，具体而言，涉及一种全氟磺酸树脂的纯化方法及得到的全氟磺酸树脂。

背景技术

目前新型商业化的质子交换膜是以膨体聚四氟乙烯微孔膜(简称“e-PTFE”)为支撑层，支撑层与改性全氟磺酸树脂制得的复合质子交换膜。通常将全氟磺酸树脂分散在溶剂中得到分散液，将分散液与e-PTFE复合干燥成型即得到复合质子交换膜。全氟磺酸树脂分散液是制备高性能的质子交换膜和催化剂浆料的基础。

目前已公开的浓缩全氟磺酸树脂分散液的方法是通过加热挥发溶剂，降低分散液中溶剂含量实现的(比如申请号为201310074511.3、201910320776.4的中国专利申请)。这种方法效率低，能耗高，产生大量废气。

全氟磺酸树脂在制备使用过程中会残留或引入各类杂质，这些杂质应该设计相应的提纯方案。现有技术主要是提纯全氟磺酸树脂固体，对分散液的提纯较少。提纯全氟磺酸树脂固体的过程复杂，且会使用到浓硫酸、双氧水等强酸性、强氧化性管制类化学品。且上述提纯方法不能有效除去小分子量杂质，包括乳化剂、有机和/或无机盐或无机酸、未反应的引发剂残余物和/或分解产物、稳定剂、分子量调节剂、单体、加工助剂和低聚物。

三爱富公司在中国专利申请CN112608494A中使用离心机分离分散液中的微小颗粒，提高了分散液的存储稳定性，最终的分散液产物静置半年不会析出沉淀物。离心分离除去全氟磺酸树脂分散液中的大粒径颗粒有助于提高分散液的稳定性。但该方法只能除去密度大的颗粒，不能有效控制除去颗粒的粒径，也不能去除小分子量杂质，导致全氟磺酸树脂的黄变指数较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种全氟磺酸树脂的纯化方法及得到的纯化的全氟磺酸树脂，以解决现有技术中全氟磺酸分散液浓缩过程中能耗高和产生大量废气的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种全氟磺酸树脂的纯化方法，该纯化方法包括：步骤S1，将全氟磺酸树脂分散于溶剂中，得到分散液A，分散液A中具有粒径大于10μm的大尺寸杂质、粒径小于2nm的小尺寸杂质和粒径在2nm～2μm之间的颗粒；步骤S2，通过第一分离去除分散液A中的大尺寸杂质，得到分散液B，第一分离的手段为离心、过滤和/或第一微滤；步骤S3，通过第二分离去除分散液B中的小尺寸杂质，得到全氟磺酸树脂浓缩物C，第二分离的手段为超滤和/或第二微滤。

进一步地，溶剂选自水、乙二醇、乙醇胺、三乙醇胺、聚乙二醇200、丙三醇、正丁醇、异丁醇、丁二醇、甲酰胺、六甲基磷三酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种或者多种，优选分散液A、分散液B中的溶剂的质量含量为30％～99.9％，分散液A、分散液B的粘度为1000mPa·s以下，优选800mPa·s以下，进一步优选500mPa·s以下，更进一步优选200mPa·s以下。