RU2001116125A

RU2001116125A - Полимерная композиция, содержащая ее мембрана, способ их получения и их применение

Info

Publication number: RU2001116125A
Application number: RU2001116125/04A
Authority: RU
Inventors: Томас СОЧКА-ГУТ; Георг ФРАНК; Йохен БАУРМАЙСТЕР; Юрген ПАВЛИК; Рюдигер КНАУФ
Original assignee: Силаниз Венчерз Гмбх
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2003-08-10

Claims

1. Мембрана, содержащая 30-99,5 мас.% сульфированного ароматического полиэфиркетона, который обладает ионообменной емкостью от 1,3 до 4,0 мг-экв (-SO₃Н)/г полимера, и 0,5-70 мас.% полибензимидазола, полученная способом, включающим следующие приемы: a) получение раствора, содержащего 30-99,5 мас.% сульфированного полиэфиркетона и 0,5-70 мас.% полибензимидазола, путем растворения соли сульфированного полиэфиркетона и полибензимидазола в пригодном органическом растворителе, b) изготовление мембраны с толщиной, по крайней мере, 5 мкм с помощью раствора, полученного согласно приему а) посредством известных способов, c) промывание мембраны, полученной согласно приему b), водой или разбавленной 0,1-20%-ной кислотой.

2. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она обладает толщиной, по крайней мере, 30 мкм.

3. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она обладает ионной проводимостью, измеренной в контакте с жидкой водой при комнатной температуре с помощью 4-Pol импедансспектроскопии при фазовом угле |Θ|<1°, не менее 50 мСм/см.

4. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она обладает Е-модулем (определенным как подъем касательной при 1,2 МПа) в сухом состоянии при 23°С и 50% отн. влажности, по крайней мере, 600 МПа.

5. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она обладает Е-модулем (определенным как подъем касательной при 1,2 МПа) в воде при 60°С, по крайней мере, 90 МПа и относительным удлинением при разрыве свыше 200%.

6. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она имеет остаточное содержание растворителя менее чем 0,5 мас.%.

7. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что сульфированный полиэфиркетон содержит повторяющиеся элементы формулы I

-[Ar¹-O-Ar²-СО]- (I),

где Ar¹ и Ar² являются независимо друг от друга двухвалентными ароматическими или гетероароматическими остатками, замещенными в случае необходимости в зависимости от условий использования одной или более инертными одновалентными органическими группами, и причем, по крайней мере, часть остатков Ar¹ и Ar² замещена остатками формулы -(SO₂)_wМ, причем М является катионом металла валентности w или катионом аммония, и w = 1 или 2.

8. Мембрана по п.7, отличающаяся тем, что Ar¹ и Ar²являются нафтиленом или, особенно, фениленом.

9. Мембрана по п.7, отличающаяся тем, что Ar¹ и Ar²замещены от одной до четырех аминогруппами, спиртовыми группами, группами простых эфиров, алкильными группами, арильными группами, сульфонильными группами, фосфонильными группами, карбонильными группами, нитрогруппами, карбоксильными группами, и/или атомы азота полибензимидазола замещены этими группами.

10. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что полибензимидазол содержит повторяющиеся структурные элементы формулы II

где Ar" является четырехвалентным ароматическим остатком;

Ar’ является двухвалентным ароматическим остатком;

R является водородом или одновалентным инертным органическим остатком.

11. Мембрана по п.10, отличающаяся тем, что Ar" означает 1,2,4,5-фенилен или 3, 4,3’,4’-бифенилен, Ar’ означает 1,3- или 1,4-фенилен и R является водородом.

12. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сульфированного ароматического полиэфиркетона используется полимер типа РЕК, который обладает ионообменной емкостью от 1,3 до 4,0 мг-экв (-SO₃Н)/г полимера.

13. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что сульфированный полиэфиркетон используется в форме литиевой, натриевой, калиевой или аммониевой соли.

14. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что доля полибензимидазола в зависимости от степени сульфирования сульфированного полиэфиркетона выбирается по следующей формуле III

Массовый процент полибензимидазола =

9,4х-12,4±(9,4х-12,4)х0,5 (III)

при этом х означает ионообменную емкость сульфированного полиэфиркетона в мг-экв (SO₃Н)/г полимера.

15. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что раствор, полученный согласно приему а), обладает вязкостью 500-5000 мПас (измеренной при 80°С в растворе полимеров в NМП (N-метилпирролидоне) ротационным вискозиметром по Couette).

16. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что согласно приему с) используется азотная кислота, серная кислота или фосфорная кислота.

17. Мембрана по любому из пп.1-11, предназначенная для топливных элементов, в частности для прямых метанольных топливных элементов.

18. Мембранно-электродный узел, содержащий мембрану по любому из пп.1-17.