T/SHPTA 099-2024 水電解制氫膜用全氟磺酸樹脂

范圍
本文件規定了水電解制氫膜用全氟磺酸樹脂的技術要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸和貯存。
本文件適用于以四氟乙烯和全氟(4-甲基-3,6-二氧雜-7-辛烯)磺酰氟為原料，采用水乳液聚合、水解、酸化、干燥等工藝制備的全氟磺酸樹脂。
注：該產品主要用于制備水電解制氫質子交換膜。

術語和定義
下列術語和定義適用于本文件。
離子交換當量  equivalent weight
EW
每摩爾磺酸基團所對應干態樹脂的質量。
注1：單位為克每摩爾(g/mol)。
注2：離子交換當量與表示離子交換能力大小的離子交換容量(Ion Exchange Capacity，IEC)成倒數關系，體現了全氟磺酸樹脂內酸的濃度。
全氟磺酸樹脂前驅體  precursor
生產全氟磺酸樹脂的前級物質。

分類
水電解制氫膜用全氟磺酸樹脂按功能基團類型分為磺酰氟型(R_fSO₂F)和磺酸型(R_fSO₃H)。

技術要求
水電解制氫膜用全氟磺酸樹脂前驅體的技術要求應符合表1的規定。

水電解制氫膜用全氟磺酸樹脂的技術要求應符合表2的規定。


一般規定
本文件除另有規定外，所用試劑的級別應在分析純(含分析純)以上，所用標準滴定溶液、標準溶液和制劑，應按 GB/T 601、GB/T 603 的規定制備，試驗用水符合 GB/T 6682 中一級水的規格，試樣均按精確至0.1mg稱取。

試驗方法
離子交換當量
方法原理
全氟磺酸樹脂內的質子氫和堿發生中和反應，用酸性標準滴定溶液返滴定過量的堿，從而計算出每摩爾磺酸基團所對應干態樹脂的質量，單位為克每摩爾(g/mol)。
試劑
NaOH標準溶液：0.1mol/L。
HCl標準滴定溶液：0.1mol/L。
NaCl溶液：2.0mol/L。
儀器
真空干燥箱：溫度控制精度為±0.1℃。
電子天平：精度為±0.1mg。
移液管：25.00mL。
自動電位滴定儀：pH精度不低于0.1。
樣品準備
稱取全氟磺酸樹脂樣品約2g，將其置于真空烘箱內，在絕對壓力不高于10kPa、溫度為(100.0±0.5)℃條件下，真空干燥至少2h。從真空烘箱中取出樣品后，立即放置于密閉干燥器中冷卻，待用。
樣品測定
待測樣品
用電子天平快速稱取中不小于0.25g的樣品，放入預先裝有50mL NaCl溶液[c(NaCl)=2.0mol/L]的滴定杯中，密閉攪拌15min；隨后，用移液管準確移取25.00mL NaOH標準溶液[c(NaOH)=0.1mol/L]于滴定杯中，整個混合液在氮氣保護下攪拌6h后，用HCl標準滴定溶液[c(HCl)=0.1mol/L]滴定，滴定終點根據等當點判定，記錄消耗的HCl標準滴定溶液的體積為V₁，結果精確至0.001mL。
空白對照樣品
不加樣品，其他步驟按以上要求進行，空白對照樣品所消耗的HCl標準滴定溶液的體積記錄為V₀，結果精確至0.001mL。
數據處理
全氟磺酸樹脂的離子交換當量(EW)，單位為克每摩爾(g/mol)，按式(1)進行計算：

式中：
m ——樹脂的質量，單位為克(g)；
c₁ ——HCl標準滴定溶液的濃度，單位為摩爾每升(mol/L)；
V_o ——滴定空白樣品所消耗HCl標準滴定溶液的體積，單位為毫升(mL)；
V₁ ——滴定待測樣品所消耗HCl標準滴定溶液的體積，單位為毫升(mL)。
結果以不少于兩次平行測定結果的算術平均值表示，保留至整數。在重復條件下，所有測定結果的相對偏差不應大于0.5%。


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