[發(fā)明專利]一種燃料電池用長(zhǎng)側(cè)鏈型聚芳烴靛紅堿性膜及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011004143.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112898539A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱紅;龍川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G61/10
• 分類號(hào): C08G61/10;H01M8/1027;H01M8/103;H01M8/1072;H01M8/1081
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 耿小強(qiáng)

1.一種燃料電池用長(zhǎng)側(cè)鏈型聚芳烴靛紅堿性膜，其特征在于：所述長(zhǎng)側(cè)鏈型聚芳烴靛紅的主鏈的結(jié)構(gòu)式如下，其中n＝2-8；

長(zhǎng)側(cè)鏈為含有叔胺基團(tuán)的單體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料電池用長(zhǎng)側(cè)鏈聚芳烴靛紅堿性膜，其特征在于：所述主鏈由含有烷基溴取代的靛紅單體與聯(lián)苯類單體進(jìn)行縮合反應(yīng)得到。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述燃料電池用長(zhǎng)側(cè)鏈聚芳烴靛紅堿性膜，其特征在于：所述的含有烷基溴取代的靛紅單體的結(jié)構(gòu)通式如下所示，式中n＝2-8。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述燃料電池用長(zhǎng)側(cè)鏈聚芳烴靛紅堿性膜，其特征在于：所述的聯(lián)苯類單體為聯(lián)苯、對(duì)三聯(lián)苯、間三聯(lián)苯或?qū)λ穆?lián)苯。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池用長(zhǎng)側(cè)鏈聚芳烴靛紅堿性膜，其特征在于：所述的含有叔胺基團(tuán)的單體為三甲胺、N-甲基吡咯烷或N-甲基哌啶。

6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述燃料電池用長(zhǎng)側(cè)鏈聚芳烴靛紅堿性膜的制備方法，其步驟如下：

(1)在反應(yīng)裝置中將2,3-二酮二氫吲哚單體溶解于溶劑中，加入氫化鈉和二溴代烷烴，在0℃攪拌20分鐘，加熱攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，加入去離子水淬滅反應(yīng)，加入有機(jī)溶劑萃取產(chǎn)物，分離出有機(jī)層并干燥，將有機(jī)層旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到粗產(chǎn)物，最后通過(guò)柱色譜純化，得到產(chǎn)物溴烷基代靛紅；

(2)將步驟(1)中所得溴烷基代靛紅與聯(lián)苯類單體溶解在二氯甲烷中，在冰浴下加入三氟乙酸和三氟甲磺酸，攪拌進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物在甲醇中析出并用去離子水清洗，得到聚芳烴靛紅聚合物；

(3)將步驟(2)中所得的聚芳烴靛紅聚合物在溶液中與含有叔胺基團(tuán)單體在溶液中進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，在去離子水中析出并洗滌，過(guò)濾，得到季銨化聚芳烴靛紅聚電解質(zhì)；

(4)將步驟(3)中制備的季銨化聚芳烴靛紅聚電解質(zhì)溶于二甲基亞砜中，將該溶液進(jìn)行流延成膜，待烘干成膜后，把膜浸泡于氫氧化鈉溶液中，得到氫氧根型堿性膜。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述燃料電池用長(zhǎng)側(cè)鏈聚芳烴靛紅堿性膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，靛紅與二溴代烷烴的摩爾比為1:1-1:1.2，靛紅與氫化鈉的摩爾比為1:1-1:1.5，所述的二溴代烷烴的碳原子數(shù)量為2-8個(gè)，加熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，柱色譜純化中使用的溶劑為正己烷與乙酸乙酯的混合溶劑，正己烷：乙酸乙酯＝10:3-10:4。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述燃料電池用長(zhǎng)側(cè)鏈聚芳烴靛紅堿性膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間為3-5小時(shí)，所述的聯(lián)苯類單體為二聯(lián)苯、對(duì)三聯(lián)苯、間三聯(lián)苯或?qū)λ穆?lián)苯，聯(lián)苯類單體與溴烷基代靛紅的摩爾比為1:1-1:1.2，三氟乙酸、三氟甲磺酸與聯(lián)苯類單體的摩爾比為8:8:1-10:10:1。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述燃料電池用長(zhǎng)側(cè)鏈聚芳烴靛紅堿性膜的制備方法，其特征在于：步驟(3)中的含叔胺基團(tuán)單體為N-甲基哌啶、N-甲基吡咯烷或三甲胺。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述燃料電池用長(zhǎng)側(cè)鏈聚芳烴靛紅堿性膜的制備方法，其特征在于：步驟(3)中的聚芳烴靛紅聚合物與含叔胺基團(tuán)單體的摩爾比為1:1-1:1.2，反應(yīng)溫度為25-80℃，反應(yīng)時(shí)間為12-48小時(shí)。