[發(fā)明專利]交聯(lián)型嵌段聚合物陰離子交換膜及其制備和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710651962.7
• 申請(qǐng)日: 2017-08-02
• 公開（公告）號(hào): CN109384944A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵志剛;郝金凱;姜永燚;高學(xué)強(qiáng);衣寶廉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): C08J5/22
• 分類號(hào): C08J5/22;C08J7/12;C08J3/24;C08F8/24;C08F297/04;C08L53/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.交聯(lián)型嵌段聚合物陰離子交換膜及其制備和應(yīng)用，其特征在于所述的制備方法包括以下步驟：

1)配置濃度為0.5-5wt％的氯甲基化嵌段聚合物有機(jī)溶液，在常溫下攪拌12小時(shí)以上；

2)將氯甲基化嵌段聚合物有機(jī)溶液中加入交聯(lián)劑，室溫?cái)嚢?-15分鐘，得到鑄模液；

3)將鑄模液倒入平板模具中，放入25-80℃干燥箱中，保持12-48小時(shí)，使得溶劑蒸發(fā)，得到交聯(lián)且季銨化的Cl^-型聚合物陰離子交換膜；

4)將Cl^-型聚合物陰離子交換膜浸泡在叔胺溶液中進(jìn)一步季銨化，25-60℃下浸泡24-48小時(shí)后取出，用去離子水沖洗2次以上，反應(yīng)后得到Cl^-型交聯(lián)型聚合物陰離子交換膜；

5)將步驟4)得到的Cl^-型交聯(lián)型聚合物陰離子交換膜浸泡在濃度為0.01-10mol/L的氫氧化鉀和/或氫氧化鈉水溶液，室溫浸泡24-48小時(shí)后取出，用去離子水沖洗至沖洗液pH值為7，得到交聯(lián)型嵌段聚合物陰離子交換膜。

2.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：配置氯甲基化嵌段聚合物有機(jī)溶液使用的有機(jī)溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷或四氫呋喃中的一種或二種以上。

3.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：向氯甲基化嵌段聚合物的有機(jī)溶液中加入的交聯(lián)劑，其包括N,N,N′,N′-四甲基甲二胺(TMMDA)、N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(TMEDA)、N,N,N′,N′-四甲基-1,6-己二胺(TMHDA)中的一種或二種以上，其加入量為氯甲基化聚合物摩爾數(shù)的0.5-2倍。

4.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟4)中季銨化使用的叔胺溶液為三甲胺、三乙胺、三丙胺、乙二胺中的一種或兩種以上的混合物。

5.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：使用的嵌段聚合物主要包括：苯乙烯-丁烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯嵌段共聚物(SEBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物(AES)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA)中的一種或二種以上，其中苯乙烯嵌段含量為10-57wt.％；

其中，氯甲基化嵌段聚合物的氯甲基化過程如下：

將嵌段聚合物溶解于三氯甲烷中，加入1,4-二氯甲氧基丁烷(BCMB)和催化劑，20-80℃下攪拌反應(yīng)1-12小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)混合物倒入乙醇和/或甲醇中分離、洗滌、干燥，得到氯甲基化聚合物；其中，嵌段聚合物與BCMB摩爾比為1:1-1:10；使用的溶劑對(duì)于每克聚合物，溶劑用量為5-100mL；聚合物氯甲基化改性的反應(yīng)溫度為-20-100℃，優(yōu)選-10-25℃，反應(yīng)時(shí)間為10min至12h；加入催化劑為無水氯化鋅或無水四氯化錫，催化劑與嵌段聚合物的物質(zhì)的量之比為10:1-1:1。

6.采用權(quán)利要求1至5任一所述的制備方法得到交聯(lián)型嵌段聚合物陰離子交換膜。

7.一種權(quán)利要求6所述交聯(lián)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(yīng)用。