【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池隔膜，具体来说涉及一种硅烷偶联剂交联speek@spi质子交换复合膜及其制备方法。
技术介绍
1、在风能、太阳能和氢气等可再生能源中，基于氢能的质子交换膜燃料电池(pemfcs)具有较高的能量转换率和环境清洁的运行性能。质子交换膜(pem)是质子交换膜燃料电池(pemfcs)的核心部件，具有传导质子并隔离燃料等功能。尽管pemfcs有了持续的进展，但仍有挑战需要克服。pem仍存在很多不足，比如尺寸稳定性差、机械性能不高、化学稳定性差等问题。
2、经过不断探索，并寻找了一些解决办法。例如jp-b-5-75835中采用全氟磺酸树脂为基体，聚四氟乙烯为增强材料，在一定范围内提高了薄膜的机械性能，但是聚四氟乙烯材料相对来说比较软，只能在一定范围内增强其性能，增强效果也比较小，不能彻底解决上述问题。
3、如ep0875524b1采用一种利用nafion为基体溶液，使用玻璃纤维增强薄膜性能，但是该材料限制性太大，只能使用无纺玻璃纤维基材，无法使用其他材料代替，很大程度上限制了其材料的使用。cn114614059a中提到使用纤维可以和聚合物基体形成长程有序的酸碱对，有利于质子的传导，同时增强了薄膜的尺寸稳定性，但是纳米纤维占据磺酸的活性位点，从而降低薄膜的质子电导率。cn 102639614 a中提到一种聚合物共混质子交换膜，质子交换膜能够保持基体的质子传导率同时具有良好的水稳定性，但是这种共混仅仅是物理共混，该结构的高温稳定性较差。
4、聚酰亚胺(pi)是一种高热稳定性的功能材料，并具有
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种硅烷偶联剂交联speek@spi质子交换复合膜的制备方法。
2、本专利技术的另一目的在于提供上述制备方法获得的硅烷偶联剂交联speek@spi质子交换复合膜。
3、本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
4、一种硅烷偶联剂交联speek@spi质子交换复合膜的制备方法，包括：将硅烷偶联剂、spi混合溶液和speek溶液混合，超声，搅拌反应，得到硅烷偶联剂交联speek@spi共混溶液，将所述硅烷偶联剂交联speek@spi共混溶液浇铸，烘干以使膜脱落，对脱落的膜烘干，得到硅烷偶联剂交联speek@spi质子交换复合膜，其中，所述spi混合溶液包括磺化聚酰亚胺(spi)、聚酰亚胺(pi)和极性溶剂，所述speek溶液包括磺化聚醚醚酮(speek)和极性溶剂，按质量份数计，所述硅烷偶联剂、spi混合溶液中聚酰亚胺(pi)、spi混合溶液中磺化聚酰亚胺(spi)和磺化聚醚醚酮(speek)的比为(0.05～0.15):(2～7):(1～3):(1～5)。
5、在上述技术方案中，所述超声的时间为0.5～2h，超声的频率为30～40khz，超声的温度为25～60℃。
6、在上述技术方案中，所述搅拌反应的时间为6～10h，所述搅拌反应的转速为300～800r/min，搅拌反应的温度为25～60℃。
7、在上述技术方案中，硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物，硅烷偶联剂优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
8、在上述技术方案中，所述spi混合溶液的固含量为5～15％，所述speek溶液的固含量为5～15％。
9、在上述技术方案中，所述spi混合溶液由磺化聚酰亚胺(spi)、聚酰亚胺(pi)和极性溶剂混合均匀获得。
10、在上述技术方案中，对脱落的膜烘干的时间为10～14h，对脱落的膜烘干的温度为50～70℃。
11、在上述技术方案中，制备所述speek溶液的方法包括：将磺化聚醚醚酮(speek)和极性溶剂混合均匀至磺化聚醚醚酮(speek)溶解，得到speek溶液。
12、在上述技术方案中，制备所述磺化聚酰亚胺的方法，包括以下步骤：
13、步骤1，在氮气或惰性气体气氛下，先将二胺和极性溶剂混合，搅拌10～30min至均匀，得到第一溶液，再向第一溶液中加入二酐和极性溶剂，搅拌23～25h，得到聚酰亚胺酸溶液，再将聚酰亚胺酸溶液和共沸剂混合，升温至150～200℃反应6～12h，以使聚酰亚胺酸溶液中聚酰亚胺酸脱水缩合，得到聚酰亚胺溶液，其中，按质量份数计，所述二酐和二胺的比为(2.0～2.4):(0.8～1.2)；
14、在步骤1中，第一溶液中极性溶剂的体积份数和二胺的质量份数的比为(90～110):(8～12)，所述体积份数的单位为ml，所述质量份数的单位为g。
15、在步骤1中，按体积份数计，第一溶液中极性溶剂和聚酰亚胺酸溶液中极性溶剂的比为(80～120):(200～250)；
16、在步骤1中，按体积份数计，所述共沸剂和聚酰亚胺酸溶液中极性溶剂的比为(0.16～0.17):(0.8～1.2)；
17、在步骤1中，所述二酐为六氟二酐(6fda)或4,4'-联苯醚二酐，所述二胺为4,4'-二氨基二苯醚(oda)、4,4'-二氨基苯酰替苯胺(daba)、3,5'-二氨基-1,2,4'-三氮唑、2,4'-二氨基苯磺酸和4,4'-二氨基二苯砜中的一种。二酐优选为六氟二酐(6fda)，二胺优选为4,4'-二氨基二苯醚(oda)。
18、步骤2，将聚酰亚胺溶液注入15～30℃水中，快速搅拌以析出固体，将所述固体洗涤，烘干，得到聚酰亚胺(pi)，将聚酰亚胺和磺化试剂混合，于25～80℃搅拌7.5～8.5h至均匀，得到第三溶液，将所述第三溶液置于-1～5℃水中，析出第一沉淀，将所述第一沉淀洗涤，烘干，得到磺化聚酰亚胺，步骤2中所述聚酰亚胺(pi)的质量份数和步骤2中磺化试剂的体积份数的比为(4～5):(80～120)，所述质量份数的单位为g，所述体积份数的单位为ml。
19、在上述技术方案中，制备所述磺化聚醚醚酮(speek)的方法，包括：将聚醚醚酮(peek)和磺化试剂混合，于25～80℃搅拌以使聚醚醚酮(peek)磺化，得到第二溶液，将第二溶液置于-1～5℃水中快速搅拌使其产生第二沉淀，将所述第二沉淀洗涤，烘干，得到磺化聚醚醚酮(speek)，其中，制备所述磺化聚醚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅烷偶联剂交联SPEEK@SPI质子交换复合膜的制备方法，其特征在于，包括：将硅烷偶联剂、SPI混合溶液和SPEEK溶液混合，超声，搅拌反应，得到硅烷偶联剂交联SPEEK@SPI共混溶液，将所述硅烷偶联剂交联SPEEK@SPI共混溶液浇铸，烘干以使膜脱落，对脱落的膜烘干，得到硅烷偶联剂交联SPEEK@SPI质子交换复合膜，其中，所述SPI混合溶液包括磺化聚酰亚胺、聚酰亚胺和极性溶剂，所述SPEEK溶液包括磺化聚醚醚酮和极性溶剂，按质量份数计，所述硅烷偶联剂、SPI混合溶液中聚酰亚胺、SPI混合溶液中磺化聚酰亚胺和磺化聚醚醚酮的比为(0.05～0.15):(2～7):(1～3):(1～5)。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述SPI混合溶液的固含量为5～15％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述SPI混合溶液由磺化聚酰
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备所述SPEEK溶液的方法包括：将磺化聚醚醚酮和极性溶剂混合均匀至磺化聚醚醚酮溶解，得到SPEEK溶液。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌反应的时间为6～10h，所述搅拌反应的转速为300～800r/min，搅拌反应的温度为25～60℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述极性溶剂为N,N-二甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、间甲酚和二甲基亚砜中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述SPEEK溶液的固含量为5～15％。
9.如权利要求1～8任意一项制备方法获得的硅烷偶联剂交联SPEEK@SPI质子交换复合膜。
10.硅烷偶联剂在质子交换膜中交联聚酰亚胺、磺化聚酰亚胺和磺化聚醚醚酮的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种硅烷偶联剂交联speek@spi质子交换复合膜的制备方法，其特征在于，包括：将硅烷偶联剂、spi混合溶液和speek溶液混合，超声，搅拌反应，得到硅烷偶联剂交联speek@spi共混溶液，将所述硅烷偶联剂交联speek@spi共混溶液浇铸，烘干以使膜脱落，对脱落的膜烘干，得到硅烷偶联剂交联speek@spi质子交换复合膜，其中，所述spi混合溶液包括磺化聚酰亚胺、聚酰亚胺和极性溶剂，所述speek溶液包括磺化聚醚醚酮和极性溶剂，按质量份数计，所述硅烷偶联剂、spi混合溶液中聚酰亚胺、spi混合溶液中磺化聚酰亚胺和磺化聚醚醚酮的比为(0.05～0.15):(2～7):(1～3):(1～5)。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述spi混合溶液的固含量为5～15％。
【专利技术属性】
技术研发人员：苏碧海，王曜，袁海朝，徐锋，石琳琳，王彦明，母静波，李萍，李凌巍，侯超，郑姣姣，
申请(专利权)人：河北金力新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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