磺化聚苯硫醚(SPPS)的制备及其Nafion复合膜.docx

掌桥科研：一站式科研服务平台 掌桥科研：一站式科研服务平台 掌桥科研官网拥有中外文期刊、会议、学位、报告、专利等文献超3亿篇，以及查收、查引、查重、翻译等多种服务 掌桥科研官网拥有中外文期刊、会议、学位、报告、专利等文献超3亿篇，以及查收、查引、查重、翻译等多种服务 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (21)申请号 201110121727.1 (22)申请日 2011.05.12 (71)申请人 北京化工大学 地址 100029 北京市朝阳区北三环东路 15 号北京化工大学 (72)发明人 韩克飞 宋小娟 汪中明 朱红 (51)Int.Cl. C08G 75/02 (2006.01) *CN102775607A* (10)申请公布号 CN 102775607 A (43)申请公布日 2012.11.14 权利要求书 1 页 说明书 3 页 权利要求书 1 页 说明书 3 页 权利要求书 1 权利要求书 1 页 说明书 3 页 磺化聚苯硫醚 (SPPS) 的制备及其 Nafion 复合膜 摘要 本发明提供磺化聚苯硫醚 (SPPS) 的制备方法与 SPPS/Nafion 复合膜的制备和表征。采用直接磺化法，通过控制磺化试剂的添加量、反应时间、反应温度，将聚苯硫醚进行磺化并控制磺化度。再将磺化后的聚苯硫醚颗粒与 Nafion 树脂溶液复合成膜，得到不同磺化度、不同掺杂量的 SPPS/Nafion 复合膜。所得到的复合膜因为磺化聚苯硫醚与 Nafion 产生协同作用，不仅其质子传导率与 Nafion 膜相当甚至高于 Nafion 膜，而且对甲醇的渗透有良好的抑制效果，还大大改善了 CN 102775607 ANafion 膜的耐氧化能力。上述特点，使得复合膜在燃料电池中具有十分广阔的应用前景。 CN 102775607 A PAGE 2 PAGE 2 掌桥科研官网拥有中外文期刊、会议、学位、报告、专利等文献超3亿篇，以及查收、查引、查重、翻译等多种服务 2 2 CN 102775607 A CN 102775607 A 权 利 要 求 书 1/1 页 聚苯硫醚颗粒 (PPS) 的磺化方法，其特征步骤和条件为 ： 聚苯硫醚的磺化用浓硫酸和发烟硫酸做磺化剂采用直接磺化法得到磺化的聚苯硫醚颗粒，即在一定温度下将 PPS 加入到一定量的浓 H2SO4 中，再逐渐滴加一定量的发烟硫酸， 形成均一稳定的墨绿色粘性物质，反应 4-5h 后停止搅拌，将反应的混合液倒入大量冰水中析出产物，将析出物抽滤，洗涤至产物接近中性，得到的产物在真空干燥箱中于 50℃干燥24h，得到具有一定磺化度的磺化聚苯硫醚颗粒。 根据权利要求 1 中所述的 PPS 的磺化方法，其特征在于所采用的磺化剂为浓硫酸和发烟硫酸，其体积比为 1.4-3.7。 根据权利要求 1 中所述的 PPS 的磺化方法，其 特征在于控制该反应温度在 -10℃ -80℃范围。 根据权利要求 1 中所述的 PPS 的磺化方法，其特征在于可以得到磺化度从 11％ -56％的磺化聚苯硫醚。 根据权利要求1 中所述的PPS 的磺化方法，依据原料聚苯硫醚的颗粒粒径，其特征在于所得到的磺化产物的粒径范围从 10nm-20μm。 根据权利要求5 中得到的磺化PPS 颗粒，其特征在于向Nafion 树脂溶液中添加质量分数为 0.1％ -14％的磺化 PPS 颗粒，可制得相应的不同磺化度、不同掺杂量的膜材料。 掌桥科研：一站式科研服务平台 说明书CN 102775607 A1/3 页 掌桥科研：一站式科研服务平台 说 明 书 CN 102775607 A 1/3 页 磺化聚苯硫醚 (SPPS) 的制备及其 Nafion 复合膜 技 术 领 域 [0001] 本发明属于直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备领域，具体涉及聚苯硫醚(PPS) 的磺化工艺及其与 Nafion 树脂复合制备质子交换膜材料。 背 景 技 术 [0002] 燃料电池作为清洁能源的一种，由于本身高的比能量密度，在近些年备受关注，其中研究的最为广泛的一种是质子交换膜燃料电池。质子交换膜材料的研制是质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的关键技术之一，目前应用最广泛的质子交换膜为美国杜邦公司生产的 Nafion 系列膜，但是因为其本身一些不可抗拒的缺点，如在相对湿度较小的情况下较低的质子传导率、工作温度时甲醇渗透量较高、自由基存在条件下膜的降解加速等