一种含氰基双嵌段结构的质子交换膜及制备方法

技术特征：
1.一种含氰基双嵌段结构的质子交换膜，由聚合物溶液制膜得到；所述聚合物溶液为嵌段聚合物的二甲基亚砜溶液，所述嵌段聚合物包括聚苯乙烯磺酸钠嵌段和聚丙烯腈嵌段。2.根据权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，所述聚苯乙烯磺酸钠嵌段在所述嵌段聚合物中的质量分数为10～90％；所述聚丙烯腈嵌段在所述嵌段聚合物中的质量分数为90～10％。3.根据权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，所述质子交换膜的厚度为30～80μm。4.如权利要求1所述的含氰基双嵌段结构的质子交换膜的制备方法，包括以下步骤：a)将苯乙烯磺酸钠溶解在二甲基亚砜中，加入链转移剂和引发剂，对体系进行脱气处理后，在氮气保护下进行反应，反应结束后得到聚苯乙烯磺酸钠；b)将所述聚苯乙烯磺酸钠溶于二甲基亚砜中，加入丙烯腈和引发剂，对体系进行脱气处理后，在氮气保护下进行反应，反应结束后得到嵌段聚合物；c)将所述嵌段聚合物溶于二甲基亚砜中得到制膜液，将所述制膜液制膜，得到含氰基双嵌段结构的质子交换膜。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述链转移剂为4-氰基-4-[[(十二烷基硫基)硫代羰基]硫基]戊酸；所述链转移剂与苯乙烯磺酸钠的质量比为1：(100～1000)。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中的引发剂为偶氮二异丁腈；所述步骤a)中的引发剂与苯乙烯磺酸钠的质量比为1：(100～200)。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯磺酸钠与丙烯腈的质量比为1:9～9:1。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中反应的温度为60～90℃；所述步骤a)中反应的时间为12～72小时。9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中的引发剂为为偶氮二异丁腈；所述步骤b)中的引发剂与苯乙烯磺酸钠的质量比1：(100～200)。10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中反应的温度为60～90℃；所述步骤b)中反应的时间为12～72小时。

技术总结
本发明提供一种含氰基双嵌段结构的质子交换膜，由聚合物溶液制膜得到；所述聚合物溶液为嵌段聚合物的二甲基亚砜溶液，所述嵌段聚合物包括聚苯乙烯磺酸钠嵌段和聚丙烯腈嵌段。本发明在嵌段结构中引入极性的氰基基团有利于氰基之间的相互作用，从而驱动聚合物有序自组装。这种有序的自组装行为导致质子交换膜形成规整的层状结构；层状结构由亲水性苯乙烯磺酸盐嵌段和结晶性丙烯腈嵌段交替排列，形成二维离子传导通道；能够大幅度提升质子传导的动力学过程，进一步改善质子传导率；此外，二维离子通道良好的水环境有利于低湿度条件下的质子传导行为，更加符合燃料电池的工作环境。本发明提供了一种含氰基双嵌段结构的质子交换膜的制备方法。膜的制备方法。


技术研发人员：吴亮 余维胜 徐铜文 刘小荷
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：2022.09.02
技术公布日：2022/11/29