[發明專利]一種基于聚芴的側鏈型陰離子交換膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202110905594.0
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113773472A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 丁建寧;徐斐;林本才;李涇;陳燕波;袁寧一
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08G61/02
• 分類號: C08G61/02;C08J5/22;C08L65/00
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王志慧

1.一種基于聚芴的側鏈型陰離子交換膜，其特征在于，所述基于聚芴的側鏈型陰離子交換膜的結構式如下所示：

其中，n為聚合度，是整數且不為0；x為1～12的整數；y為2～12的整數；R為季銨、螺環季銨、咪唑鎓、哌啶鎓、吡啶鎓、吡咯鎓陽離子。

2.一種基于聚芴的側鏈型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法具體步驟如下：

(1)9,9-二溴烷基-2,7-二溴芴單體的制備；

(2)端基為硼氧烷的芴基單體的制備；

(3)芴基聚合物的制備；

(4)聚芴的側鏈型陰離子交換膜的制備。

3.如權利要求2所述的基于聚芴的側鏈型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)將2,7-二溴芴和1,x-二溴烷烴溶解于四氫呋喃中，以四丁基溴化銨(TBAB)為相轉移劑，50wt％的NaOH為堿源，氮氣保護下，60～100℃下攪拌反應24～36小時，將所得的粗產物以二氯甲烷萃取，取有機層進行干燥，隨后進行柱層析分離提純，得到目標9,9-二溴烷基-2,7-二溴芴單體。

4.如權利要求2所述的基于聚芴的側鏈型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)將步驟(1)中合成的9,9-二溴烷基-2,7-二溴芴單體與過量的雙(頻哪醇和)二硼攪拌溶解于甲苯中，以醋酸鉀為堿源，以[1,1'-雙(二苯基膦)二茂鐵]二氯化鈀二氯甲烷絡合物(PdCl₂(dppf))為催化劑，氮氣保護下，80～100℃下攪拌反應36～48小時，將所得溶液以二氯甲烷萃取，取有機層進行干燥，隨后將粗產物柱層析分離提純，得到目標產物。

5.如權利要求2所述的基于聚芴的側鏈型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)將步驟(2)中合成出的芴基單體和二溴苯烷烴攪拌溶解于甲苯中，以四(三苯基膦鈀)(Pd(pph₃)₄)為催化劑，2M K₂CO₃為堿源，通過Suzuki偶聯反應，氮氣保護下，80～100℃下攪拌反應48～120小時，反應結束后，將反應液倒入乙醇/鹽酸混合溶液中沉淀清洗，再以去離子水將聚合物洗至中性，干燥，最后將干燥后的粗產物裝入索氏提取器中，以二氯甲烷進行提純。最終得到目標芴基聚合物。

6.如權利要求2所述的基于聚芴的側鏈型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)將步驟(3)中制備的芴基聚合物溶解于N-甲基吡咯烷酮中，加入2倍摩爾質量的三甲胺或1,2-二甲基咪唑，N-甲基哌啶，N-甲基吡咯烷在60～80℃下攪拌反應24小時，進行季銨化，反應結束后將反應液倒入潔凈的聚四氟乙烯模具內，80℃下真空干燥成膜，得到相應的鹵素型聚合物電解質膜，將該類電解質膜浸泡于堿性溶液中進行離子交換，得到聚芴的側鏈型陰離子交換膜陰離子交換膜。

7.如權利要求1所述的基于聚芴的側鏈型陰離子交換膜的應用，其特征在于，所述基于聚芴的側鏈型陰離子交換膜應用于燃料電池，液流電池，電解，電滲析或分離膜。