接枝长烷基侧链的碱性聚合物电解质膜的制备方法及该膜技术

本发明专利技术属于碱性聚合物电解质膜；本发明专利技术还涉及一种具有较高电导率、良好化学稳定性碱性聚合物电解质膜的制备，包括以下步骤：(1)长烷基侧链溴代聚合物的制备：(2)长烷基侧链官能团化溴型膜的制备：长烷基侧链官能团化溴型膜可采用热压或溶剂挥发方法制备。

Preparation method and membrane of basic polymer electrolyte grafted with long alkyl side chain

【技术实现步骤摘要】
接枝长烷基侧链的碱性聚合物电解质膜的制备方法及该膜
本专利技术属于碱性聚合物电解质膜领域；本专利技术还涉及一种具有较高电导率、良好化学稳定性碱性聚合物电解质膜的制备。
技术介绍
以碱性聚合物膜为固体电解质的碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFCs)具有阴极反应动力学速率快，可以采用非贵金属作为电催化剂，能有效地避免盐沉积带来的枝晶短路问题等优势。自2005年首次被报道以来，成为燃料电池领域研究热点之一。随着研究的深入，研究者们通过分子结构设计，在碱性聚合物电解质膜(APEMs)中构建了连续且明显的微观相分离结构，建立了利于OH-传输的通道，有效地提升了膜的电导率，甚至超过目前商品Nafion膜的电导率。然而由于碱性燃料电池工况下，碱性膜处于强碱环境中，主链和阳离子官能团很容易被OH-攻击，发生化学降解，所以碱性膜的化学稳定性一直是限制其广泛应用的难点与挑战。
技术实现思路
针对碱性膜在高温碱性环境中的化学稳定性问题，本专利技术的目的在于设计制备一类具有良好化学稳定性、较高电导率、较好机械性能的APEMs。制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接枝长烷基侧链的碱性聚合物电解质膜的制备方法，包括以下步骤：/n(1)长烷基侧链溴代聚合物的制备：/na、聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰基烷基溴的制备过程为：将聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯溶解于有机溶剂A中，加入酰基氯烷基溴和催化剂，预反应后，再恒温反应；然后用溶剂B析出，并溶剂B充分洗涤后干燥备用；/n所述预反应温度为<10℃，而且高于溶剂的凝固温度，反应时间为0.5-4h；/n所述催化剂的物质的量应<2.5倍聚合物中苯环的物质的量；/nb、长烷基侧链溴代聚合物的制备过程为：将上述制备的聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰基烷基溴化物溶于有机溶剂C中，加入还原剂，不加...

【技术特征摘要】
1.一种接枝长烷基侧链的碱性聚合物电解质膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)长烷基侧链溴代聚合物的制备：
a、聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰基烷基溴的制备过程为：将聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯溶解于有机溶剂A中，加入酰基氯烷基溴和催化剂，预反应后，再恒温反应；然后用溶剂B析出，并溶剂B充分洗涤后干燥备用；
所述预反应温度为<10℃，而且高于溶剂的凝固温度，反应时间为0.5-4h；
所述催化剂的物质的量应<2.5倍聚合物中苯环的物质的量；
b、长烷基侧链溴代聚合物的制备过程为：将上述制备的聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰基烷基溴化物溶于有机溶剂C中，加入还原剂，不加入或或加入催化剂，反应后得到长烷基侧链溴代聚合物；待降温至室温后，倒入溶剂D中析出长烷基侧链溴代聚合物，用溶剂D充分洗涤后干燥；
(2)长烷基侧链官能团化溴型膜的制备：
长烷基侧链官能团化溴型膜可采用热压或溶剂挥发方法制备。


2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
上述长烷基侧链官能团化碱性聚合物电解质膜的制备：
步骤(1)a聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰基烷基溴的制备过程中所述溶剂A为四氯化碳、氯仿、四氯乙烷、四氢呋喃、甲苯、二甲苯中一种或二种以上；所述酰基氯烷基溴为2-溴辛酰溴、2-溴辛酰氯、6-溴己酰氯、2-溴己酰溴、4-溴丁酰氯、2-溴丁酰氯、2-溴丁酰溴、3-溴丙酰氯、2-溴丙酰氯中的一种；所述催化剂为三氯化铝、四氯化锡、氯化锌、三氯化磷中的一种或两种以上；所述溶剂B为水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、乙醚、丙酮中的一种或两种以上；
步骤(1)a聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰基烷基溴的制备过程中所述聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯的质量与溶剂A的体积比为1:10～1:100g/mL(较优为1:30～1:80g/mL，更优为1:40～1:60g/mL)；所述聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯的质量与酰基氯烷基溴的体积比为4:1～1:10(较优为1:1～1:8，特别是1:2～1:6)；所述聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯的质量与催化剂的质量比为4:1～1:4(较优的质量比为3:1～1:2，尤其是2:1～1.05:1)。


3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤(1)a中聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰基烷基溴的制备过程中所述加入酰基氯烷基溴和催化剂时溶液温度为<10℃(下限到溶剂的凝固温度)；步骤(1)中聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰基烷基溴的制备过程中所述加入酰基氯烷基溴的方法为分2-5次滴加，滴加速率为0.3-1mL/min；步骤(1)中聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰基烷基溴的制备过程中所述加入催化剂的方法为分2-5次加入，其中第一次加入量不超过总量的1/2；所述再反应温度为室温-100℃；所述反应时间为>2h；所述干燥条件为自然干燥或真空<40℃干燥。


4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤(1)b中长烷基侧链溴代聚合物的制备过程中所述溶剂C为氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷、四氢呋喃、甲苯、二甲苯的一种或两种以上按比例混合；所述还原剂为三乙基硅烷、三甲基硅烷、三丁基硅烷、三己基硅烷、三辛基硅烷、硼氢化钠、硼氢化锂、铝氢化锂中的一种；所述催化剂为三氟乙酸、醋酸的一种或两种；所述溶剂D为水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯中的一种或两种以上；
步骤(1)b中长烷基侧链溴代聚合物的制备过程中所述聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素力，杨丛荣，孙公权，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21