[發明專利]一種高強度堿性陰離子聚合物交聯膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202011577765.3
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112759778B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 莊林;胡梅雪;彭漢青
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;C08J3/24;C08L65/00;H01M8/103;H01M8/1067;H01M8/1072
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

1.一種高強度堿性陰離子聚合物交聯膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、將芳基哌啶共聚物A與第一烷基化劑反應，得到具有短側鏈的中間聚合物B，所述第一烷基化劑為二鹵代物；

步驟2、將芳基哌啶共聚物A與第二烷基化劑反應，得到胺基短側鏈的中間聚合物C，所述第二烷基化劑為叔胺化鹵代物；

步驟3、將步驟1中的得到的中間聚合物B與胺基化劑反應，得到具有叔胺短側鏈的中間聚合物E；

步驟4、將步驟1中得到的中間聚合物B與中間聚合物C、中間聚合物E或經過堿液離子交換的中間聚合物C在烘膜條件下進行側鏈交聯反應得到高強度堿性陰離子聚合物交聯膜；

所述芳基哌啶共聚物A的結構如下：

其中，x+y＝1；x，y分別代表兩結構單元所占比例，x在0～0.99之間；

R₁為無基團、1，4-苯基、1，3-苯基、1，2-苯基、亞甲基、乙基、丙基、1，2-乙烯基、1，3-乙烯基、1，4-乙烯基、4，4'-二氧基二苯甲酮基；

R₂為氫、烷基、烯基、或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任選地被氟化物取代，Y為鹵元素。

2.如權利要求1所述高強度堿性陰離子聚合物交聯膜的制備方法，其特征在于：所述芳基哌啶共聚物A為對三聯苯-N-甲基-哌啶共聚物、間三聯苯-N-甲基哌啶共聚物、鄰三聯苯-N-甲基-哌啶共聚物、聯苯-N-甲基-哌啶共聚物、二苯甲烷-N-甲基-哌啶共聚物及1，2-二苯乙烷-N-甲基-哌啶共聚物中的任意一種。

3.如權利要求1所述高強度堿性陰離子聚合物交聯膜的制備方法，其特征在于：所述第一烷基化劑的結構式為其中X為鹵元素，n為碳元素個數，0n13。

4.如權利要求3所述高強度堿性陰離子聚合物交聯膜的制備方法，其特征在于：所述第一烷基化劑為1，3-二溴丙烷、1，4-二溴丁烷、1，5-二溴戊烷、1，6-二溴己烷、1，7-二溴庚烷。

5.如權利要求3所述高強度堿性陰離子聚合物交聯膜的制備方法，其特征在于：所述第二烷基化劑的結構式為m為碳元素個數，0m13，R₃、R₄各自獨立的為氫、烷基、烯基、或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任選地被氟化物取代。

6.如權利要求5所述高強度堿性陰離子聚合物交聯膜的制備方法，其特征在于：所述第二烷基化劑為2-溴乙胺氫溴酸鹽、N-甲基-N-(2-溴乙基)胺氫溴酸鹽、3-溴丙胺氫溴酸鹽及4-溴-1-丁胺氫溴酸中的任意一種。

7.如權利要求5所述高強度堿性陰離子聚合物交聯膜的制備方法，其特征在于：所述胺基化劑為的結構式為其中R₅和R₆各自獨立的為氫、烷基、烯基、或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任選地被氟化物取代。

8.一種高強度堿性陰離子聚合物交聯膜的制備方法，其特征在于：采用上述權利要求1-7任意一種所述制備方法制備，所述高強度堿性陰離子聚合物交聯膜有三種結構式，其中，中間聚合物B與經過堿液離子交換的中間聚合物C反應得到結構式F，中間聚合物B與中間聚合物C直接反應得到結構式G，中間聚合物B與中間聚合物E反應得到結構式H，結構式F、結構式G和結構式H分別如下：

其中，R1為無基團、1，4-苯基、1，3-苯基、1，2-苯基、氧基，羰基、亞甲基、乙基、丙基、1，2-乙烯基、1，3-乙烯基、1，4-乙烯基、4，4'-二氧基二苯甲酮基；

R2、R3、R4、R5和R6各自獨立的為氫、烷基、烯基、或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任選地被氟化物取代；

x+y＝1；x，y分別代表兩結構單元所占比例，x在0～0.99之間；

n，m為整數，0n，m13；

X、Y均為Cl、Br或I。

9.一種權利要求1-8任意一項所述高強度堿性陰離子聚合物交聯膜的應用，其特征在于：將步驟4中所制得高強度堿性陰離子聚合物交聯膜與堿液反應進行離子交換后用于燃料電池。