[发明专利]一种磺化聚芳醚酮离子交换膜制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种基于磺化聚芳醚酮离子交换膜的制备方法及其在全钒液流电池的应用，涉及离子交换膜材料领域，所述磺化聚芳醚酮(SFPAEK)离子交换膜可由磺酸基聚合物和增强材料共混复合制备而成，在通过流延湿法、热压干法、挤出干法、挤出吹塑干法、薄膜拉伸取向等工艺在薄膜制备过程中，无机纳米片均匀分散在阳离子交换树脂的基体中，形成了钒离子的阻挡层，有效抑制了全钒液流电池在充放电过程中伴随的钒离子的穿梭效应；该法工艺简单，绿色环保，成本低，实施过程中并没有对膜本身造成伤害，所以成型的膜拥有较好的机械强度，膜的电导率和溶胀度都得到了保障。

主权项

一种磺化聚芳醚酮离子交换膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为：(1)磺化4,4’‑二氟二苯甲酮的制备：将一份质量的4,4’‑二氟二苯甲酮加入带有回流冷凝管的250ml两口圆底烧瓶里，再加入一份体积的分析纯级的浓度为20％的发烟硫酸，磁力搅拌并升温至110℃进行反应；反应结束后冷却至室温，将产物缓慢倒入5份体积的冰水混合物中，搅拌加入5份质量的氯化钠，至白色固体析出后抽滤并干燥固体；将干燥后固体，溶解在1‑2份体积的去离子水中，缓慢加入氢氧化钠，将溶液调至中性，再加入氯化钠形成过饱和溶液，白色固体析出，抽滤，干燥；再将干燥后的固体用二甲基亚砜加热溶解，趁热滤去不溶的杂质，将滤液减压蒸馏，得到产物用丙酮清洗，无水乙醇洗涤，抽滤，得到白色粉末状固体，真空干燥80℃一天得到3,5’‑二磺酸钠基‑4,4’‑二氟二苯甲酮；(2)聚合物磺化聚芳醚酮的制备：将3,5’‑二磺酸钠基‑4,4’‑二氟二苯甲酮，4,4’‑二氟二苯甲酮，双酚AF按照一定摩尔比例，加入到配有机械搅拌、分水器和氮气导气管的100ml三口圆底烧瓶中，加入20％体积的无水DMAc和0.5‑0.75份体积的重蒸甲苯；先加热至130℃，保持3‑4小时，再将流进分水器的液体倒出，缓慢升温至160‑190℃，保持20‑24小时；将产物导入15份体积的甲醇溶液中并持续搅拌，将析出的纤维状固体抽滤，并用去离子水清洗至中性，真空干燥80℃一天,得该聚合物；(3)聚合物磺化聚芳醚酮成膜：采用流延湿法制备聚合物磺化聚芳醚酮成膜，具体如下：取一定量的步骤(2)所得聚合物加入DMAc配成10‑12％的膜溶液，将膜溶液倾倒在一块干净的玻璃上，于真空干燥箱中60‑80℃干燥12小时，在80℃真空干燥12小时，将干燥好的膜浸在1M的盐酸溶液中一天，再用去离子水将膜洗至中性，并保存在去离子水中。