[發明專利]一種高溫質子交換聚合物膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200910181829.5
• 申請日: 2009-07-30
• 公開（公告）號: CN101619115A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 嚴鋒;儲富強;路建美
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F212/14;C08F220/44;C08F216/06;C08F220/14;C08F226/10;C08F2/28;C08J5/22
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種燃料電池部件及其制備方法，具體涉及一種能在高溫下使用的質子交換聚合物膜及其制備方法。

背景技術

離子液體具有不揮發、不燃燒、幾乎無蒸汽壓，受熱不會膨脹，導電性好等特性，被廣泛應用于電化學、有機合成、催化及萃取分離等領域。近年來，離子液體在高分子領域也越來越受到重視。有文章報道，將甲基咪唑四氟硼酸、甲基咪唑三氟甲磺酸等親水性離子液體和甲基咪唑六氟磷酸、甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺等疏水性離子液體摻雜到高分子膜中，得到電導率較高的聚電解質膜(參見：ChemPhysChem?2007，8，1103-1107；Macromolecules?2008，41，3389-3392；Chem.Mater.2009，21，1480-1484)。

公開號為CN101070397A的中國發明專利申請公開文件中公開了一種將離子液體摻雜到聚合物膜中的方法，然后得到一種質子交換聚合物膜。

上述現有技術方案中所述膜都有一個缺點，摻雜的離子液體都容易被燃料電池使用過程中生成的水洗出，從而影響膜的使用性能及壽命。

發明內容

本發明目的是提供一種高溫質子交換聚合物膜及其制備方法。

為達到上述目的，本發明具體技術方案是，一種高溫質子交換聚合物膜的制備方法，具體包括以下步驟：

將單體、離子液體、表面活性劑按重量比20～50∶15～60∶15～40混合均勻，配制成微乳液，進行微乳液聚合制備得到質子交換聚合物膜。

上述技術方案中，混合微乳液時采用超聲波作用，直至微乳液呈半透明或透明狀。

上述技術方案中，所述單體選自：苯乙烯、磺化苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯腈、乙烯醇、α-甲基丙烯腈、α，β，β-三氟苯乙烯、α-甲基磺化苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基吡咯烷酮或八氟苯乙烯中的一種或兩種；

所述離子液體為疏水性樹枝狀大分子離子液體，選自：二代聚酰胺-胺雙三氟甲磺酰亞胺離子液體PAMAM?G2.0-NH₃⁺Tf₂N^-、三代聚酰胺-胺雙三氟甲磺酰亞胺離子液體PAMAM?G3.0-NH₃⁺Tf₂N^-或四代聚酰胺-胺雙三氟甲磺酰亞胺離子液體PAMAM?G4.0-NH₃⁺Tf₂N^-、二代聚酰胺-胺六氟磷酸離子液體PAMAMG2.0-NH₃⁺PF₆^-、三代聚酰胺-胺六氟磷酸離子液體PAMAM?G3.0-NH₃⁺PF₆^-或四代聚酰胺-胺六氟磷酸離子液體PAMAM?G4.0-NH₃⁺PF₆^-中的一種；所述疏水性樹枝狀大分子離子液體的制備方法包括以下具體步驟：

(1)將樹枝狀大分子聚酰胺-胺(PAMAM-NH₂，G2.0～G4.0)溶于水中，慢慢滴加等摩爾量的硝酸，得到聚酰胺-胺硝酸(PAMAM-NH₃⁺NO₃^-，G2.0～G4.0)；

(2)然后加入等摩爾量的雙三氟甲磺酰亞胺鋰或六氟磷酸鉀，反應完成后，乳白色混濁液變成分層的兩相，分液去除水層，再用蒸餾水洗滌，然后旋轉蒸發將二氯甲烷除去，真空干燥后得所述疏水性樹枝狀大分子離子液體。

上述技術方案中，樹枝狀大分子聚酰胺-胺(PAMAM-NH₂，G2.0～G4.0)的制備方法參見：周玉蘭，楊永利，楊華等.聚酰胺-胺樹枝狀大分子化合物的合成研究.首都醫科大學學報，2001，22(4)：321-326。

所述表面活性劑為含銨離子、芳雜環結構的可聚合型離子液體乳化劑，其中含銨離子的可聚合型離子液體乳化劑的通式為：

其中，R選自氫或甲基中的一種，6≤h≤18，Z選自：Br、BF₄、PF₆或CF₃SO₃中的一種；

含銨離子的可聚合型離子液體乳化劑的通式為：