水电解制氢膜用全氟磺酸树脂 - 离子交换当量的测定

T/SHPTA 099-2024 水电解制氢膜用全氟磺酸树脂

范围
本文件规定了水电解制氢膜用全氟磺酸树脂的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
本文件适用于以四氟乙烯和全氟(4-甲基-3,6-二氧杂-7-辛烯)磺酰氟为原料，采用水乳液聚合、水解、酸化、干燥等工艺制备的全氟磺酸树脂。
注：该产品主要用于制备水电解制氢质子交换膜。

术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
离子交换当量  equivalent weight
EW
每摩尔磺酸基团所对应干态树脂的质量。
注1：单位为克每摩尔(g/mol)。
注2：离子交换当量与表示离子交换能力大小的离子交换容量(Ion Exchange Capacity，IEC)成倒数关系，体现了全氟磺酸树脂内酸的浓度。
全氟磺酸树脂前驱体  precursor
生产全氟磺酸树脂的前级物质。

分类
水电解制氢膜用全氟磺酸树脂按功能基团类型分为磺酰氟型(R_fSO₂F)和磺酸型(R_fSO₃H)。

技术要求
水电解制氢膜用全氟磺酸树脂前驱体的技术要求应符合表1的规定。

水电解制氢膜用全氟磺酸树脂的技术要求应符合表2的规定。


一般规定
本文件除另有规定外，所用试剂的级别应在分析纯(含分析纯)以上，所用标准滴定溶液、标准溶液和制剂，应按 GB/T 601、GB/T 603 的规定制备，试验用水符合 GB/T 6682 中一级水的规格，试样均按精确至0.1mg称取。

试验方法
离子交换当量
方法原理
全氟磺酸树脂内的质子氢和碱发生中和反应，用酸性标准滴定溶液返滴定过量的碱，从而计算出每摩尔磺酸基团所对应干态树脂的质量，单位为克每摩尔(g/mol)。
试剂
NaOH标准溶液：0.1mol/L。
HCl标准滴定溶液：0.1mol/L。
NaCl溶液：2.0mol/L。
仪器
真空干燥箱：温度控制精度为±0.1℃。
电子天平：精度为±0.1mg。
移液管：25.00mL。
自动电位滴定仪：pH精度不低于0.1。
样品准备
称取全氟磺酸树脂样品约2g，将其置于真空烘箱内，在绝对压力不高于10kPa、温度为(100.0±0.5)℃条件下，真空干燥至少2h。从真空烘箱中取出样品后，立即放置于密闭干燥器中冷却，待用。
样品测定
待测样品
用电子天平快速称取中不小于0.25g的样品，放入预先装有50mL NaCl溶液[c(NaCl)=2.0mol/L]的滴定杯中，密闭搅拌15min；随后，用移液管准确移取25.00mL NaOH标准溶液[c(NaOH)=0.1mol/L]于滴定杯中，整个混合液在氮气保护下搅拌6h后，用HCl标准滴定溶液[c(HCl)=0.1mol/L]滴定，滴定终点根据等当点判定，记录消耗的HCl标准滴定溶液的体积为V₁，结果精确至0.001mL。
空白对照样品
不加样品，其他步骤按以上要求进行，空白对照样品所消耗的HCl标准滴定溶液的体积记录为V₀，结果精确至0.001mL。
数据处理
全氟磺酸树脂的离子交换当量(EW)，单位为克每摩尔(g/mol)，按式(1)进行计算：

式中：
m ——树脂的质量，单位为克(g)；
c₁ ——HCl标准滴定溶液的浓度，单位为摩尔每升(mol/L)；
V₀ ——滴定空白样品所消耗HCl标准滴定溶液的体积，单位为毫升(mL)；
V₁ ——滴定待测样品所消耗HCl标准滴定溶液的体积，单位为毫升(mL)。
结果以不少于两次平行测定结果的算术平均值表示，保留至整数。在重复条件下，所有测定结果的相对偏差不应大于0.5%。


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