[發明專利]交聯型雜環聚芳醚堿性電解質膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201010574408.1
• 申請日: 2010-12-06
• 公開（公告）號: CN102093585A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 朱秀玲;劉陟;王光阜
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08J3/24;C08G65/48;C08G75/23;C08L71/12;C08L81/06;H01M8/02;H01M2/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種交聯型雜環聚芳醚堿性電解質膜，通過氯甲基化或鹵代酰基化反應引入活化鹵原子制得鹵代雜環聚芳醚，然后用復合銨化劑進行銨化交聯反應，制膜，再轉入堿液進行堿化反應，得到交聯型雜環聚芳醚堿性電解質膜；其特征在于，雜環聚芳醚堿性電解質膜的化學結構通式I如下：

其中，Ar₁的結構如下：

其中，Ar₂的結構如下：

其中，Y為羰基(-CO-)、砜基(-SO₂-)或化學鍵；R為-CO-CH₂-或-CH₂-；當Y為化學鍵時，R₄-R₁₁為F原子，除此以外，R₄-R₁₁為H原子；G為低級胺、多胺或氮雜環類化合物等生成的季銨基團，G’為低級胺、多胺或氮雜環類化合物等生成的季銨基團，且部分季銨基團在分子鏈間發生交聯反應；

其中，m是正數，n為零或正數，p為零或正數。

2.根據權利要求1所述的交聯型雜環聚芳醚堿性電解質膜，其特征在于，所述膜以含二氮雜萘酮聯苯結構聚醚酮(PPEK)、聚醚酮酮(PPEKK)、聚醚砜(PPES)、聚醚砜酮(PPESK)、聚醚腈酮(PPENK)、聚醚腈酮酮(PPENKK)、含二氮雜萘酮聯苯和全氟聯苯結構聚芳醚(F-PPE)或其共聚物作載體樹脂。

3.根據權利要求1或2所述交聯型雜環聚芳醚堿性電解質膜的制備方法，通過氯甲基化或鹵代酰基化反應引入活化鹵原子制得鹵代雜環聚芳醚，然后用復合銨化劑進行銨化交聯反應，制膜，再轉入堿液進行堿化反應，得到交聯型雜環聚芳醚堿性電解質膜；其特征在于如下步驟，

將鹵代雜環聚芳醚溶解于極性揮發性溶劑或混合極性揮發性溶劑中，配制成5％～30％的鑄膜液，加入復合銨化劑中的一種，于10～100℃恒溫攪拌1～24h，靜置過夜；涂膜，在40～100℃下烘4～36h；將其浸入另一種復合銨化劑中，10～100℃水浴銨化6～72h；再浸泡于堿液中進行堿化處理，用去離子水充分洗滌，干燥，即得交聯型堿性電解質膜；

所述極性揮發性溶劑包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亞砜(DMSO)、氯仿或二氯乙烷。

4.根據權利要求1或2所述交聯型雜環聚芳醚堿性電解質膜的制備方法，通過氯甲基化或鹵代酰基化反應引入活化鹵原子制得活性鹵代雜環聚芳醚，然后用復合銨化劑進行銨化交聯反應，制膜，再轉入堿液進行堿化反應，得到交聯型雜環聚芳醚堿性電解質膜；其特征在于如下步驟，

將鹵代雜環聚芳醚溶解于極性揮發性溶劑或混合極性揮發性溶劑中，配制成4％～30％的鑄膜液，加入復合銨化劑中的一種，于10～100℃恒溫攪拌1～24h；再加入另一種復合銨化劑，10～100℃水浴銨化6～72h；靜置過夜，涂膜；銨化處理后的膜浸泡于堿液中24h，取出用去離子水充分洗滌，干燥，即得交聯型堿性電解質膜；

所述極性揮發性溶劑包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亞砜(DMSO)、氯仿或二氯乙烷。

5.根據權利要求3所述的雜環聚芳醚堿性電解質膜，其特征在于，所述堿液為NaOH溶液或KOH溶液；所述制膜為澆鑄成膜、涂覆成膜或流涎成膜。

6.根據權利要求4所述的雜環聚芳醚堿性電解質膜，其特征在于，所述堿液為NaOH溶液或KOH溶液；所述制膜為澆鑄成膜、涂覆成膜或流涎成膜。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述復合銨化劑包括低級胺、長鏈二胺、多胺或氮雜環類化合物；長鏈二胺結構式：(R₁)₂N-(CH₂)_n-N(R₂)₂；其中，R₁是甲基、乙基、丙基或異丙基，R₂是甲基、乙基、丙基或異丙基，n是等于1-18的整數。