一種陰離子電解質膜及其制備方法

文檔序號：6932549閱讀：371來源：國知局

專利名稱：一種陰離子電解質膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及有機化工中高分子聚合物及其制備方法，還屬于用于甲醇燃料電池的
電解質膜，特別是一種陰離子電解質膜及其制備方法。堿性聚合物電解質主要由聚合物基體、堿(導電物質)和水組成，有些體系還加入了摻雜物，以改善膜的電化學性能。可用來制備堿性聚合物電解質基體的材料很多，有PEO(聚環氧乙烯)、PVA(聚乙烯醇)、PAA (聚丙烯酸)、PECH (聚環氧氯丙烷)、PMA (聚丙烯酸甲酯)和PSA (聚丙烯酸鈉) 等，也可以用其中兩者的共聚物或混合物作為電解質膜的基體。在上述材料中，有關PEO、 PVA和PAA的研究最多。PE0是研究最早的聚合物基體材料，具有良好的機械成膜性能，但結晶度較高，室溫離子電導率低(一般為10—4_10—3S/cm)，界面穩定性較差。以PAA為基體的聚合物電解質是一種凝膠態聚合物電解質，電化學性能和KOH溶液相似，是目前已有報道的電導率最高的聚合物電解質，但是該種聚合物電解質的含水量過高，機械性能較差。以 PVA為基體的聚合物電解質有良好的電化學穩定性和成膜性能，離子電導率介于PAA基和 PE0基聚合物電解質之間。導電物質多用堿金屬氫氧化物，如KOH、 LiOH和NaOH等，其中KOH是最常用的，也是效果最好的導電物質。C. C. Yang等報道了 K0H、 LiOH和NaOH在PVA、 PVA-PECH和 PVA-TEAC(四乙基氯化銨)等三種聚合物電解質體系中的陰離子遷移數，結果表明KOH在 3種體系中的陰離子遷移數均高于LiOH和NaOH的，在PVA-TEAC體系中的陰離子遷移數最高(0. 96-0. 99) 。 C. C. Yang報道了 PVA-KOH、PVA-NaOH和PVA-KOH-LiOH等三種堿性聚合物電解質的離子電導率，含KOH的堿性聚合物電解質的離子電導率最高。
1963年，Loeb和Sourirajan首次發明相轉化制膜法(L-S制膜法)，從而使聚合物分離膜有了工業應用的價值。采用堿性離子交換膜的堿性直接甲醇燃料電池(Alkaline Direct MethanolFuel Cell，ADMFC，又稱直接甲醇堿性燃料電池DMAFC)初步顯示出較好的性能指標，為DMFC的發展開辟出一條新路徑。而堿性陰離子膜是堿性離子膜燃料電池的關鍵所在，它能提供OH—傳導的通道，并為電池提供堿性環境。早在五十年代初期，美國Du Pont公司就率先開始了含氟離子交換膜的研究。并將它用于宇宙開發計劃中的燃料電池和水電解裝置中，商品名稱為Nafion，此后不久即用于食鹽電解的研究中。從七十年代開始，日本的旭化成，旭硝子，德山曹達等公司也積極開展了全氟離子交換膜的應用研究，并開發了一系列新型的全氟系列的離子交換膜，Du Pont 公司也在原有的基礎上逐步發展，研制出了很多新型及特種用途的離子膜，特別是離子膜技術已成為食鹽電解中的新一代技術，正逐步取代原有的隔膜法及水銀法。我國從七十年代開始，也逐步著手于這方面的研究，并取得了一定的成果。但是，屬于這一大家族中一員的陰離子型的離子交換膜的研究報道相對較少。
背景技術：
PVBC1 (POLY(vinylbenzyl chloride)Mixture of 3_and 4-isomers)(聚乙烯節基氯)為一種陰離子交換膜新的基材，探討PVBC1陰離子交換膜的制備及性能具有十分重要的意義。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術之不足，提供一種陰離子電解質膜及其制備方法。
本發明的目的按照下述技術方案實現 —種陰離子電解質膜，是以PVBC1為基底，通過交聯反應嫁接上導電基團OH—的離子膜，其比表面積為20-300m2/g，膜中陰離子交換容量0. 008-0. 01mol/g，所用交聯劑為N (CH3) 2- (CH2) n-N (CH3) 2類化合物，n = 1-6 ; —種陰離子電解質膜的制備方法，采用L-S成膜法，其制備步驟為
1)用酯類有機溶劑溶解聚合物PVBCL，至溶液清澈透明為止，形成鑄膜液；
2)鑄膜液中加入數滴交聯劑，搖勻放置，至充分交聯； 3)將已準備好的載玻片置于水平桌面上，倒出上步溶液使其流延平鋪于載玻片上，讓溶劑充分揮發成膜；或用提拉機成膜；或用旋轉制模儀成膜；或用刮刀成膜；
4)將膜放入KOH水溶液中；所述交聯劑為N (CH3) 2- (CH2) n-N (CH3) 2類化合物，n = 1-6 ;
所述酯類有機溶劑是乙酸乙酯、乙酸丁酯或乙酸異辛酯；所述交聯劑的加入量為鑄膜液重量的O. 5-10wt^，交聯時間為10分鐘到48小時，溫度為10-50°C 所述鑄膜液的重量濃度為5_60wt% ; 所述KOH水溶液的濃度為0. 5-30mol/L ;離子交換時間為12小時；交換容量穩定在0.008-0. 016mol/g。使用本發明的陰離子電解質膜，作為堿性直接甲醇燃料電池的關鍵部件，能起到傳導氫氧根離子、分隔燃料和氧化劑的雙重功能。在達到以上功能的前提下，本發明離子電解質膜的制備方法簡單、成本低廉，同時具有較高的可操作性。制備出的膜有較高的玻璃化轉變溫度，良好的溶解性、成膜性、機械性能和化學穩定性。生產材料和生產工藝過程無毒害，綠色環保。本發明陰離子電解質膜所用刮刀、旋轉制模儀和提拉機等成膜方法，對膜的機械性能以及形貌厚度等物理尺寸可控，并對膜的化學性能影響不大。

圖1是本發明紅外光譜儀測出的交聯度(D)隨反應時間的關系曲線；圖中縱坐標是交聯度(Degree of cross-linking(D))，橫坐標是時間(小時)。圖2是本發明的成膜在K0H溶液中的0H—離子交換量與時間的關系曲線；圖中縱坐標是KOH溶液中的OH—離子交換量(mol/g)，橫坐標是時間(分鐘)。
具體實施例方式實施例1. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBC1膜，溫度10°C ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N(CH3) 2- (CH2) rN(CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度40%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 01mol/g。
實施例2. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBC1膜，溫度20 °C ，鑄膜液濃度10wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) rN (CH3) 2交聯后，交聯劑用量lwt^，交聯時間5小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度10mol/L，就可以制備出交聯度61%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0.008mol/g。
實施例3. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBC1膜，溫度40 °C ，鑄膜液濃度20wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) rN (CH3) 2交聯后，交聯劑用量5wt % ，交聯時間12小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度20mol/L，就可以制備出交聯度62%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 009mol/g。
實施例4. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBC1膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度40wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) rN (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度65%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 012mol/g。
實施例5. 選取溶劑乙酸丁酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBC1膜，溫度10°C ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N(CH3) 2- (CH2) rN(CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度42%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 01mol/g。
實施例6. 選取溶劑乙酸丁酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBC1膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度60wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) rN (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度64%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 008mol/g。
實施例7. 選取溶劑乙酸異辛酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBC1膜，溫度10°C ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N(CH3) 2- (CH2) rN(CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度50%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 011mol/g。
實施例8. 選取溶劑乙酸異辛酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBC1膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度60wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) rN (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度61%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0.012mol/g。
實施例9.
選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBCl膜，溫度10°C ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N(CH3) 2- (CH2) 2_N(CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度50%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 012mol/g。
實施例10. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBCl膜，溫度20 °C ，鑄膜液濃度10wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 2_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量lwt^，交聯時間5小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度10mol/L，就可以制備出交聯度65%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 01mol/g。
實施例11. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBCl膜，溫度40 °C ，鑄膜液濃度20wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 2_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量5wt % ，交聯時間12小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度20mol/L，就可以制備出交聯度66%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 011mol/g。
實施例12. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBCl膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度40wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 2_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度65%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 009mol/g。
實施例13. 選取溶劑乙酸丁酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBCl膜，溫度10°C ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N(CH3) 2- (CH2) 2_N(CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度38%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 011mol/g。
實施例14. 選取溶劑乙酸丁酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBCl膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度60wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 2_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度64%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 01mol/g。
實施例15. 選取溶劑乙酸異辛酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBCl膜，溫度10°C ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N(CH3) 2- (CH2) 2_N(CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度42%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 012mol/g。
實施例16. 選取溶劑乙酸異辛酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBCl膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度60wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 2_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度62%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 009mol/g。
實施例17. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度10°C ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N(CH3) 2- (CH2) 3_N(CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度70%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 01mol/g。
實施例18. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度20 °C ，鑄膜液濃度10wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 3_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量lwt^，交聯時間5小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度10mol/L，就可以制備出交聯度74%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 011mol/g。
實施例19. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度40 °C ，鑄膜液濃度20wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 3_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量5wt % ，交聯時間12小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度20mol/L，就可以制備出交聯度76%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 015mol/g。
實施例20. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度40wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 3_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度81%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0.01mol/g。
實施例21. 選取溶劑乙酸丁酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度10°C ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N(CH3) 2- (CH2) 3_N(CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度74%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 008mol/g。
實施例22. 選取溶劑乙酸丁酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度60wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 3_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度82%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 009mol/g。
實施例23. 選取溶劑乙酸異辛酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度10°C ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N(CH3) 2- (CH2) 3_N(CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度72%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 01mol/g。
實施例24. 選取溶劑乙酸異辛酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度60wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 3_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度81%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0.009mol/g。
實施例25. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度10°C ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N(CH3) 2- (CH2) 4_N(CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度61%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0.008mol/g。
實施例26. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度20 °C ，鑄膜液濃度lOwt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 4_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量lwt^，交聯時間5小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度1Omol/L，就可以制備出交聯度75%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 01mol/g。
實施例27. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度40 °C ，鑄膜液濃度20wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 4_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量5wt % ，交聯時間12小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度20mol/L，就可以制備出交聯度78%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 014mol/g。
實施例28. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度40wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 4_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度85%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 016mol/g。
實施例29. 選取溶劑乙酸丁酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度l(TC ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 4_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度61%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0.01mol/g。
實施例30. 選取溶劑乙酸丁酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度60wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 4_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度88%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 008mol/g。
實施例31. 選取溶劑乙酸異辛酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度l(TC ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 4_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度62%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 012mol/g。
實施例32. 選取溶劑乙酸異辛酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度50 。C ，鑄膜液濃度60wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 4_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度87%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 008mol/g。
實施例33. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度l(TC ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 6_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度50%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 008mol/g。
實施例34. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度20 °C ，鑄膜液濃度10wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 6_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量lwt^，交聯時間5小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度10mol/L，就可以制備出交聯度54%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 014mol/g。
實施例35. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度40 °C ，鑄膜液濃度20wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 6_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量5wt % ，交聯時間12小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度20mol/L，就可以制備出交聯度58%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 01mol/g。
實施例36. 選取溶劑乙酸乙酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度40wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 6_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度64%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 012mol/g。
實施例37. 選取溶劑乙酸丁酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度10°C ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N(CH3) 2- (CH2) 6_N(CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度45%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 008mol/g。
實施例38. 選取溶劑乙酸丁酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度50 °C ，鑄膜液濃度60wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 6_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度63%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 01mol/g。
實施例39. 選取溶劑乙酸異辛酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備 PVBC1膜，溫度l(TC ，鑄膜液濃度5wt % ，用交聯劑N (CH3) 2- (CH2) 6_N (CH3) 2交聯后，交聯劑用量O. lwt^，交聯時間1小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度O. 5mol/L，就可以制備出交聯度44%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 009mol/g。
實施例40. 選取溶劑乙酸異辛酯，采用L-S法及延流或提拉機或旋轉制模儀或刮刀進行制備PVBC1膜，溫度50。C，鑄膜液濃度60wtX，用交聯劑N(CH3)2-(CH2)6-N(CH3)2交聯后，交聯劑用量10wt^，交聯時間48小時，隔絕空氣，在強堿溶液中泡12小時，堿液濃度30mol/L，就可以制備出交聯度62%的陰離子膜。膜中的陰離子交換容量達到0. 009mol/g。
權利要求
一種陰離子電解質膜，是以PVBCl為基底，通過交聯反應嫁接上導電基團OH-的離子膜，其比表面積為20-300m2/g，膜中陰離子交換容量0.008-0.01mol/g，所用交聯劑為N(CH3)2-(CH2)n-N(CH3)2類化合物，n＝1-6。
2. —種陰離子電解質膜的制備方法，采用L-S成膜法，其制備步驟為1) 用酯類有機溶劑溶解聚合物PVBC1，至溶液清澈透明為止，形成鑄膜液；2) 鑄膜液中加入交聯劑，搖勻放置，至充分交聯；3) 將已準備好的載玻片置于水平桌面上，倒出上步溶液使其流延平鋪于載玻片上，讓溶劑充分揮發成膜；或用提拉機成膜；或用旋轉制模儀成膜；或用刮刀成膜；4) 將膜放入KOH水溶液中。
3. 如權利要求2所述的陰離子電解質膜的制備方法，其特征在于所述交聯劑為 N(CH3)2-(CH2)n-N(CH3)2類化合物，n = 1-6。
4. 如權利要求2所述的陰離子電解質膜的制備方法，其特征在于所述酯類有機溶劑是乙酸乙酯、乙酸丁酯或乙酸異辛酯。
5. 如權利要求2所述的陰離子電解質膜的制備方法，其特征在于所述交聯劑的加入量為鑄膜液重量的0. 5-10wt^，交聯時間為10分鐘至48小時，溫度為10-50°C。
6. 如權利要求2所述的陰離子電解質膜的制備方法，其特征在于所述鑄膜液的重量濃度為5-60wt%。
7. 如權利要求2所述的陰離子電解質膜的制備方法，其特征在于所述KOH水溶液的濃度為0. 5-30mol/L ;離子交換時間為12小時；交換容量穩定在0. 008-0. 016mol/g。
全文摘要
本發明涉及一種陰離子電解質膜，是以PVBCl為基底，通過交聯反應嫁接上導電基團OH-的離子膜，其比表面積為20-300m2/g，膜中陰離子交換容量0.008-0.016mol/g，所用交聯劑為N(CH3)2-(CH2)n-N(CH3)2類化合物，n＝1-6。該膜的制備方法，采用L-S成膜法，其制備步驟為1)用酯類有機溶劑溶解聚合物PVBCL，至溶液清澈透明為止，形成鑄膜液；2)鑄膜液中加入數滴交聯劑，搖勻放置，至充分交聯；3)將已準備好的載玻片置于水平桌面上，倒出上步溶液使其流延平鋪于載玻片上，讓溶劑充分揮發成膜；或用提拉機成膜；或用旋轉制模儀成膜；4)將膜放入KOH水溶液中。
文檔編號H01M4/94GK101714638SQ200910117648
公開日2010年5月26日申請日期2009年12月7日優先權日2009年12月7日
發明者史可人, 姚惠琴, 谷曉昱申請人:寧夏大學

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