具有高密度离子功能基团的阴离子交换膜及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有高密度离子功能基团的阴离子交换膜及制备方法。所述制备方法包括：以4‑氯甲基苯乙烯为单体，通过ATRP反应合成具有高密度苄氯基团的超支化寡聚物；以MDA为单体，通过自由基聚合反应合成PMDA；将所述超支化寡聚物和所述PMDA分别溶于溶剂中得到两种聚合物溶液，将两种所述聚合物溶液混合进行季铵化反应，得到具有高密度吡咯烷鎓盐型基团的阴离子交换膜。本发明专利技术通过向超支化寡聚物中引入吡咯烷鎓盐型离子功能基团，将超支化寡聚物分子具有的预功能化基团密集分布的结构特点与耐碱性较高的吡咯烷鎓盐型基团集于同一张膜中，制备的膜具有清晰的亲水‑疏水微相分离形貌，且具有在热、碱条件下的高化学稳定性。

【技术实现步骤摘要】
具有高密度离子功能基团的阴离子交换膜及制备方法
本专利技术涉及燃料电池膜材料
，具体而言，涉及一种具有高密度离子功能基团的阴离子交换膜及制备方法。
技术介绍
碱性聚合物电解质燃料电池作为一种新型的能源转换装置，因更快的氧化还原反应速率以及不必使用贵金属催化剂铂而迅速发展。作为碱性聚合物电解质燃料电池的核心部件，理想的阴离子交换膜(AEM)须具备高的离子传输速率和足够长时间的耐碱稳定性。大量的研究结果表明：阴离子交换膜的微相分离形貌对膜的性能至关重要，而离子交换膜微相分离形貌的形成可以通过调控离子聚合物的构型进行调节。最初发展的主链型阴离子交换膜因离子功能基团的运动性受到限制而阻碍了成膜过程中离子功能基团团聚成离子簇，限制了贯通离子通道的形成，使得主链型AEM普遍表现出较低的离子传导能力和较差的耐水溶胀性能。而嵌段型离子聚合物由于其特殊的结构使其能够在成膜过程中形成清晰的亲疏水微相分离，形成贯通的离子传输通道，从而获得高的离子电导率。然而，嵌段型结构形成的离子区域尺寸通常较大，易吸收水分造成膜的过度溶胀，降低了膜的耐碱及机械稳定性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高密度离子功能基团的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，包括：/n以4-氯甲基苯乙烯为单体，通过原子转移自由基聚合反应合成具有高密度苄氯基团的超支化寡聚物，以N-甲基二烯丙基胺为单体，通过自由基聚合反应合成聚N-甲基二烯丙基胺；/n将所述超支化寡聚物和所述聚N-甲基二烯丙基胺分别溶于溶剂中得到两种聚合物溶液，将两种所述聚合物溶液混合进行季铵化反应，得到具有高密度吡咯烷鎓盐型基团的阴离子交换膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有高密度离子功能基团的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，包括：
以4-氯甲基苯乙烯为单体，通过原子转移自由基聚合反应合成具有高密度苄氯基团的超支化寡聚物，以N-甲基二烯丙基胺为单体，通过自由基聚合反应合成聚N-甲基二烯丙基胺；
将所述超支化寡聚物和所述聚N-甲基二烯丙基胺分别溶于溶剂中得到两种聚合物溶液，将两种所述聚合物溶液混合进行季铵化反应，得到具有高密度吡咯烷鎓盐型基团的阴离子交换膜。


2.根据权利要求1所述的具有高密度离子功能基团的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述以N-甲基二烯丙基胺为单体，通过自由基聚合反应合成聚N-甲基二烯丙基胺包括：
所述N-甲基二烯丙基胺的三氟乙酸化，得到N-甲基二烯丙基胺三氟乙酸盐；
所述N-甲基二烯丙基胺三氟乙酸盐的自由基聚合反应，得到聚N-甲基二烯丙基胺三氟乙酸盐；
所述聚N-甲基二烯丙基胺三氟乙酸盐的中和反应，得到所述聚N-甲基二烯丙基胺。


3.根据权利要求2所述的具有高密度离子功能基团的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述N-甲基二烯丙基胺的三氟乙酸化包括：将三氟乙酸加入无水正己烷中，冰盐浴冷却，搅拌条件和氩气氛围下，向所述三氟乙酸溶液中逐滴加入所述N-甲基二烯丙基胺，剧烈搅拌反应2h，分液、洗涤、沉淀、纯化得到所述N-甲基二烯丙基胺三氟乙酸盐，其中所述三氟乙酸和所述N-甲基二烯丙基胺的摩尔比为1:1。


4.根据权利要求3所述的具有高密度离子功能基团的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述N-甲基二烯丙基胺三氟乙酸盐的自由基聚合反应中，反应温度为80-90℃，反应时间为1-2h。


5.根据权利要求4所述的具有高密度离子功能基团的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，将所述聚N-...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱家盛，朱祥，葛倩倩，王晓林，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34