一种具有微相分离结构的结晶型阴离子交换膜及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有微相分离结构的结晶型阴离子交换膜及制备方法，以SBS弹性体为起始材料，通过常压催化加氢反应，制得结晶型SEBS，而后在苯环上引入卤素基团，制备功能化聚烯烃共聚物；其配制成均匀溶液后采用溶液涂膜工艺制膜，所得膜材料经季铵盐化及碱化引入氢氧根离子，制得高性能阴离子交换膜。该阴离子交换膜具有如下优点：1)通过SBS弹性体氢化，将其聚丁二烯链转化为聚乙烯链，同时，保留其聚苯乙烯嵌段，从而将热塑弹性体和聚烯烃的优势结合在一起。2)星型SBS氢化后能够在保证良好溶解性的前提下大大提高聚烯烃嵌段的分子量，获得具有优异成膜性能的高分子量聚烯烃共聚物阴离子交换膜，赋予体系良好的加工性能、机械强度及尺寸稳定性。

A crystalline anion exchange membrane with microphase separation structure and its preparation method

The present invention relates to a crystalline anion exchange membrane with micro-phase separation structure and its preparation method. The crystalline SEBS is prepared by catalytic hydrogenation reaction at atmospheric pressure with SBS elastomer as starting material, and then halogen group is introduced into benzene ring to prepare functional polyolefin copolymer. The film material is prepared by solution coating process after homogeneous solution preparation, and the film material is quaternized by ammonium salting and the preparation method is described. High performance anion exchange membranes were prepared by introducing hydroxide ions into alkalization. The anion exchange membrane has the following advantages: 1) Hydrogenation of SBS elastomer transforms its polybutadiene chain into polyethylene chain, while retaining its polystyrene block, thus combining the advantages of thermoplastic elastomer and polyolefin. 2) Star-shaped SBS can greatly increase the molecular weight of polyolefin blocks and obtain anion exchange membranes of high molecular weight polyolefin copolymers with excellent film-forming properties on the premise of guaranteeing good solubility, which endows the system with good processing properties, mechanical strength and dimensional stability.

【技术实现步骤摘要】
一种具有微相分离结构的结晶型阴离子交换膜及制备方法
本专利技术涉及一种具有微相分离结构的结晶型阴离子交换膜及制备方法，属于阴离子交换膜燃料电池领域。
技术介绍
近年来，全球日趋严重的能源及环境危机对清洁能源技术的发展提出更高的要求，其中，阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs)凭借电极反应效率高、燃料泄露率低、使用非贵金属催化剂、燃料选择范围广、成本低等诸多优势而展现了广阔的应用前景。作为AEMFCs的关键部件，阴离子交换膜(AEMs)既是氧化剂和燃料的分隔器，又是OH-的传导器，其在强碱性条件下的化学和机械稳定性以及离子传输性能直接决定了AEMFCs的寿命和性能。截至目前，各种芳香族聚合物及脂肪族聚合物相继被用于阴离子交换膜领域，如聚苯醚、聚芴、聚芳醚砜、聚芳醚酮、聚苯乙烯、热塑弹性体、聚烯烃及其他聚合物。在各类聚合物体系中，聚苯乙烯-b-(乙烯-co-丁烯)-b-聚苯乙烯(SEBS)类热塑弹性体由于原料丰富、价格低廉、良好的微相分离结构以及化学稳定性而备受关注。它们的聚苯乙烯(PS)嵌段与热力学不相容的中间软嵌段通过共价键结合，建立了负责其力学性能的物理网络(D.Wang,S.Fuj本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有微相分离结构的结晶型阴离子交换膜，其特征在于，所述的结晶型阴离子交换膜的主链主要由聚苯乙烯嵌段和聚乙烯嵌段组成，二者形成微相分离结构，其中聚苯乙烯嵌段负载功能基团，聚乙烯嵌段通过形成结晶结构为体系提供良好的机械性能；该膜的结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种具有微相分离结构的结晶型阴离子交换膜，其特征在于，所述的结晶型阴离子交换膜的主链主要由聚苯乙烯嵌段和聚乙烯嵌段组成，二者形成微相分离结构，其中聚苯乙烯嵌段负载功能基团，聚乙烯嵌段通过形成结晶结构为体系提供良好的机械性能；该膜的结构式为：其中：R为-CH3或-CH2CH3。2.权利要求1所述的一种具有微相分离结构的结晶型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于以下步骤：步骤一：在惰性气体氛围下，将SBS溶解于有机溶剂中，搅拌均匀后，加入1～3倍于SBS中双键摩尔量的对甲基苯磺酸和0.5～2倍于对甲基苯磺酸摩尔量的三正丙胺，并将温度升至135～140℃加热回流4～8h；待反应液冷却后，将其倒入盐酸酸化的乙醇溶液中搅拌过夜，过滤后所得产物依次用乙醇和去离子水反复冲洗，并进行真空干燥处理；步骤二：将步骤一中所得产物溶解在有机溶剂中，搅拌均匀后，加入0.5～2倍于聚合物中苯乙烯单元摩尔量的催化剂和8～12倍于催化剂摩尔量的功能化试剂，在50～60℃反应6～12h后，倒入乙醇中沉淀得粗产物，用有机溶剂将其溶解后再次于乙醇中沉淀得所需产物，并于35℃下真空干燥12h；步骤三：将步骤二中所得产物在有机溶剂中充分溶解后，采用溶液浇铸法涂膜，在70～90℃下静置24h后，将膜揭下并将其置于真空烘箱中除去残留的溶剂；然后将该膜样品依次浸入铵化试剂和碱化试剂中各48h，即得具有微相分离结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵忠夫，孟繁志，张春庆，刘伟，白振民，师悦，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21