丙烯酸水溶液聚合法制备PTFE/PAA/Nafion膜及其性能

采用廉价的多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜作为基底,用少量的Nafion与PTFE膜复合可制备低成本的质子膜.但疏水性的PTFE膜与亲水性的Nafion膜结合性不佳.基于此,本文对疏水性的PTFE膜材料表面进行设计,先采用丙烯酸对疏水性的PTFE膜表面进行亲水性改性,再喷涂亲水性Nafion膜,完成低成本PTFE/PAA/Nafion膜的制备.实验结果表明,改性前的PTFE膜材料水接触角为150°,改性后的膜接触角变为55.6°,亲水性大幅上升,膜的机械强度和尺寸稳定性(断裂强度为25.2 MPa, 80℃下的溶胀率为11.9%)均优于Nafion117膜,而Nafion用量则节省了60%. PTFE/PAA/Nafion膜具有高质子导通率(80℃下达到131.9 m S/cm),接近于Nafion117膜,最大功率密度可以达到404.2 mW/cm^(2).