[發明專利]一種含氟二嵌段聚合物陰離子燃料電池膜及制備方法

有效

• 申請號: 201711200069.9
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108039441B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 王一光;祝萌;許海龍;張民;張小娟;蘇延霞;李南文
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M8/0221
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種含氟二嵌段聚合物陰離子燃料電池膜，其特征在于：所述含氟二嵌段聚合物陰離子燃料電池膜的結構式為：

其中，x＝263，y＝194或140。

2.一種含氟二嵌段聚合物陰離子燃料電池膜，其特征在于：所述含氟二嵌段聚合物陰離子燃料電池膜的結構式為：

其中，x＝263，y＝110或38。

3.一種制備權利要求1所述含氟二嵌段聚合物陰離子燃料電池膜的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、第一嵌段的制備：將4-氯甲基苯乙烯VBC、鏈轉移劑三硫代碳酸酯、引發劑偶氮二異丁腈和N-甲基吡咯烷酮混合并放入磁力轉子，其中鏈轉移劑和引發劑加入量的摩爾比值范圍為10～5，4-氯甲基苯乙烯與鏈轉移劑的摩爾比值為400～600，N-甲基吡咯烷酮的加入量為5～10mL，使用三次冷凍解凍泵循環法將瓶內空氣除去，隨后置于70～85℃油浴鍋中加熱，反應24～48小時；

反應結束后用液氮淬滅，用四氫呋喃THF將產物溶解后再用甲醇析出，將沉降出的聚合物經過布氏漏斗過濾，如此反復三次清洗聚合出的聚合物；

室溫下將聚合物放置較長時間后，再轉移到真空烘箱中，50～80℃下真空烘干，直至質量不再變化為止，得到第一嵌段PVBC_x；

步驟2、第二嵌段的制備：將4-氟苯乙烯4FS、第一嵌段PVBC_x、引發劑偶氮二異丁腈AIBN混合并放入磁力轉子，其中鏈轉移劑和引發劑加入量的摩爾比值范圍為10～5，4-氟苯乙烯4FS與第一嵌段PVBC_x的摩爾比值為500～900，并加入適量的N-甲基吡咯烷酮將PVBC_x完全溶解，使用三次冷凍解凍泵循環法將瓶內空氣除去，隨后置于70～85℃油浴鍋中加熱，反應24～48小時；

反應結束后用液氮淬滅，用四氫呋喃THF將產物溶解后再用甲醇析出，將沉降出的聚合物經過布氏漏斗過濾，如此反復三次清洗聚合出的聚合物；

室溫下將聚合物放置較長時間后，再轉移到真空烘箱中，50～80℃下真空烘干，直至質量不再變化為止，得到第二嵌段聚合物PVBC_x-b-P4FS_y，結構式為：

步驟3：將第二嵌段聚合物PVBC_x-b-P4FS_y溶于NMP中得到質量比為20％的溶液，并向其中加入三甲胺的四氫呋喃溶液，三甲胺的加入量為聚合物中芐氯基團的五倍當量并滴入一定量的甲醇直至胺化后的聚合物剛好能溶解，在室溫下充分攪拌反應24～48小時；加入三甲胺的四氫呋喃溶液的濃度為30wt％

所述反應結束后將此溶液滴在平板玻璃上并放入烘箱在70～80℃條件下固化24～48小時，再在50～80℃真空條件下處理12～24小時以除去多余的溶劑；

將所得薄膜浸泡在1M的NaOH溶液中24～48h，用去離子水沖洗干凈后最終得到含氟二嵌段聚合物陰離子燃料電池膜PVBC_x-b-P4FS_y-OH，結構式為：

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：在步驟2第二嵌段的制備中，以2，3，4，5，6-五氟苯乙烯PFS取代4-氟苯乙烯4FS，得到第二嵌段段聚合物PVBC_x-b-PPFS_y，結構式為：

然后對第二嵌段段聚合物PVBC_x-b-PPFS_y實施步驟3，得到含氟二嵌段聚合物陰離子燃料電池膜PVBC_x-b-PPFS_y-OH，結構式為：