[發明專利]一種交聯復合型有機膦酸高溫質子交換膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810535477.8
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108832161B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 胡金波;何正標;李鈴春;陳佳孝;祝傳賀;鄧玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海有機化學研究所
• 主分類號: H01M8/124
• 分類號: H01M8/124
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 馬思敏;徐迅

1.一種交聯復合型有機膦酸高溫質子交換膜，其特征在于，所述的交聯復合型有機膦酸高溫質子交換膜是由：(a) 聚苯并咪唑類型化合物A與(b) 含有羥基官能團或者羥基被保護基團保護的“酸-堿”型有機膦酸聚合物B，以及(c) 有機小分子交聯劑C作為原料復合而成，其中，所述的A與B的摩爾比nA: nB=1: 0.01-99.99；

且所述的含有羥基官能團或者羥基被保護基團保護的“酸-堿”型有機膦酸聚合物B為堿性烯烴單體D與有機膦酸單體E發生共聚形成的共聚物，其中堿性烯烴單體D為選自下組的單體：

R²選自下組：H、乙酰基、苯甲酰基、氯乙酰基、芐基、二氫吡喃、三甲基硅基、三乙基硅基、叔丁基二甲基硅基、三異丙基硅基、叔丁基二苯基硅基；

所述的有機膦酸單體E選擇下組：

R³選自下組：H、取代或未取代的C1-C9的烷基、苯基、三甲基硅基、三乙基硅基、叔丁基二甲基硅基、三異丙基硅基、叔丁基二苯基硅基；且所述的含有羥基官能團或者羥基被保護基團保護的單體D與有機膦酸單體E共聚的摩爾比為nD: nE=1: 0.01-99.99；

所述的有機小分子交聯劑C選自下組：

。

2.如權利要求1所述的交聯復合型有機膦酸高溫質子交換膜，其特征在于，所述的聚苯并咪唑類聚合物A選自下組：

其中，n=2-10000；

R選自下組：化學鍵、O、S、NH、C(O)、S(O)₂、未取代或鹵代的C1-C6亞烷基、未取代或鹵代的C2-C6亞烯基；

R¹選自下組：

。

3.如權利要求1所述的交聯復合型有機膦酸高溫質子交換膜，其特征在于，所述的聚苯并咪唑類型化合物A選自下組：

其中R¹的定義如權利要求2中所述。

4.如權利要求1所述的交聯復合型有機膦酸高溫質子交換膜，其特征在于，所述的含有羥基官能團或者羥基被保護基團保護的單體D與有機膦酸單體E共聚的摩爾比為nD: nE=1:1-20；和/或

A與C的摩爾比nA: nC=1: 0.01-5.00。

5.如權利要求1所述的交聯復合型有機膦酸高溫質子交換膜，其特征在于，所述的含有羥基官能團或者羥基被保護基團保護的“酸-堿”型有機膦酸聚合物B是通過以下方法制備的：在去離子水中，用單體D與有機膦酸單體E進行聚合反應，得到所述的聚合物B。

6.如權利要求1所述的交聯復合型有機膦酸高溫質子交換膜，其特征在于，所述的化合物A與聚合物B的摩爾比nA: nB=1：0.1～40，且所述的化合物A與所述的有機小分子交聯劑C的摩爾比nA: nC=1: 0.02-5.00。

7.如權利要求1所述的交聯復合型有機膦酸高溫質子交換膜制備方法，其特征在于，所述的交聯復合型有機膦酸高溫質子交換膜的制備方法如下：

(i) 提供聚苯并咪唑類型化合物A與含有羥基官能團或者羥基被保護基團保護的“酸-堿”型有機膦酸聚合物B；

(ii) 在惰性氣體的保護下，將兩者的混合物溶于有機溶劑中，配成混合溶液；

(iii) 冷卻至室溫，加入有機小分子交聯劑C，攪拌直至混合均勻；

(iv) 過濾除去不溶物，得到混合濾液；

(v) 對所述的混合濾液進行脫氣處理；

(vi) 使所述進行脫氣處理的混合濾液成膜，得到交聯復合型有機膦酸高溫質子交換膜。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，聚苯并咪唑類型化合物A與含有羥基官能團或者羥基被保護基團保護的“酸-堿”型有機膦酸聚合物B的摩爾比例為1：0.1～40。

9.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟(ii)中，所配溶液的固含量為1-30wt%。