[發明專利]交聯型聚苯并咪唑堿性陰離子交換膜及其制備和應用

有效

• 申請號: 201710651255.8
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN109390617B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 邵志剛;郝金凱;姜永燚;高學強;衣寶廉
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/103
• 分類號: H01M8/103;H01M8/1072;C07D487/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.交聯型聚苯并咪唑堿性陰離子交換膜的制備方法，其特征在于：

包括以下步驟，

1）配置濃度為0.5-2 wt%的聚苯并咪唑的高沸點溶劑溶液，在常溫下，加入聚乙烯基芐基氯，其中，聚苯并咪唑：聚乙烯基芐基氯的摩爾比為：3:1-1:1.5，室溫攪拌24h以上，得到聚苯并咪唑/聚乙烯基芐基氯溶液；其中高沸點溶劑為N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）或者N-甲基吡咯烷酮（NMP）中的一種或二種以上；

2）將聚苯并咪唑/聚乙烯基芐基氯溶液中加入N1-長鏈烷烴取代-1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷，室溫攪拌溶解后，得到官能化后的鑄模液；

3）將鑄模液倒入玻璃模具中，60-80℃下干燥，24-48小時候將膜從玻璃板揭下，在80-100℃干燥箱中干燥24h以上，得Cl^-型陰離子交換膜；將所得Cl^-型陰離子交換膜浸泡于0.1-2mol/l的氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液中，24h以上后取出，去離子水沖洗4次以上，50-60℃干燥后得到氫氧型交聯型聚苯并咪唑堿性陰離子交換膜；

N1-長鏈烷烴取代-1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷的化學結構如下：

其中，R1為碳數為3-12的正烷烴；

步驟2）中的N1-長鏈烷烴取代-1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷的合成過程如下：

1）將1-20g 1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷加入100-300 mL乙酸乙酯中，室溫攪拌溶解后加入溴代正烷烴，其加入的摩爾數為1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷的1-3倍，室溫攪拌12小時以上；

2）將白色懸浮物過濾，并用乙酸乙酯洗滌2次以上，立即放于40-80℃真空干燥箱中干燥，得到白色粉末為N1-長鏈烷烴取代-1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷。

2.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，溴代烷烴的結構式為C_nH_2n+2Br，其中n取3-12的整數。

3.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于：N1-長鏈烷烴取代-1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷的加入量為聚乙烯基芐基氯摩爾數的0.5-4倍。

4.一種采用權利要求1至3任一所述的制備方法所得氫氧型交聯型聚苯并咪唑堿性陰離子交換膜。

5.一種權利要求4所述氫氧型交聯型聚苯并咪唑堿性陰離子交換膜在堿性膜燃料電池中的應用。