一种聚电解质材料、其制备方法和碱性聚电解质膜技术

本发明专利技术提供了一种包括式(Ⅰ)所示基团或式(Ⅱ)所示基团的聚电解质材料，本申请还提供了聚电解质材料的制备方法与聚电解质材料形成的碱性聚电解质膜。本申请采用超酸催化Friedel‑Crafts聚合的方法制备通用型均聚物或共聚物主链，通过对所制备的聚合物主链卤甲基化后可接枝多种碱稳定性优异的阳离子交换基团，最终制备得到侧链型碱性聚电解质膜。本申请提供的碱性聚电解质膜兼具优异的机械强度、抗溶胀性能、离子电导率和化学稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种聚电解质材料、其制备方法和碱性聚电解质膜
本专利技术涉及离子聚合物膜
，尤其涉及一种聚电解质材料、其制备方法和碱性聚电解质膜。
技术介绍
碱性聚电解质膜在燃料电池、电渗析、电解水制氢和电化学合成氨等领域有着极大的应用需求，离子电导率、碱稳定性和机械强度直接影响应用装置的能量转化效率和使用寿命，因此是决定碱性聚电解质膜广泛应用的关键参数。为实现碱性聚电解质应用方向的性能要求，研究者通过制备离子线、离子簇以及梳状等结构的碱性聚电解质膜，在膜内构建了离子传输通道来提高OH-的传输速率，实现电导率的提高。但如何提高碱稳定性和机械强度是目前面临的最大问题。传统聚苯醚、聚醚砜、聚醚酮结构的聚合物主链由于氧或硫等杂原子的存在，导致其易受OH-的亲核进攻而发生化学降解。因此在结构设计中应避免引入杂原子，以提高碱性聚电解质膜的稳定性和机械强度。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种化学稳定性和机械性能优异的碱性聚电解质膜。有鉴于此，本申请提供了一种包括式(Ⅰ)所示基团或式(Ⅱ)所示基团的聚电解质材料，<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括式(Ⅰ)所示基团或式(Ⅱ)所示基团的聚电解质材料，/n

【技术特征摘要】
1.一种包括式(Ⅰ)所示基团或式(Ⅱ)所示基团的聚电解质材料，



其中，Ar独立的选自式(a)或式(b)；
R1和R2独立的选自式(c)、式(d)、式(e)、式(f)或式(g)；
Q为阳离子交换基团；



其中，R3～R10独立的选自氢、卤素或C1～C10的烷基；
m为0～3的整数；
r为0～10的整数；
n代表聚合度。


2.根据权利要求1所述的聚电解质材料，其特征在于，所述Q选自季铵盐类、季膦盐类、咪唑盐类、胍类、季砷类、二茂钴类阳离子或其衍生物。


3.根据权利要求2所述的聚电解质材料，其特征在于，所述季铵盐类选自式(h)、式(i)或式(j)，所述季膦盐类选自式(k)、式(l)或式(m)，所述咪唑盐类选自式(n)，所述胍类选自式(o)，所述季砷盐类选自式(p)，所述二茂钴类选自式(q)；






其中，R11～R15各自独立的选自H或C1～C10的链状烷基；
R21～R30各自独立的选自H或C1～C10的链状烷基；
R31～R34各自独立的选自H或C1～C10的链状烷基；
R41～R45各自独立地选自H或C1～C10的链状烷基；
R51选自H或C1～C10的链状烷基；
x1、y1、z1、x2、y2、z2、z3、z4和a1各自独立的选自0～20之间的整数；
y11、y21、z11、z12和a11各自独立地选自0～6之间的整数。


4.权利要求1所述的聚电解质材料的制备方法，包括以下步骤：
A)将如式(Ⅲ)所示或如式(Ⅳ)所示的芳基类化合物和如式(Ⅴ)所示的酮类化合物在催化剂和溶剂中进行傅克反应，得到初始聚合物；
B)将初始聚合物、溶剂和卤甲基化试剂进行卤化反应，得到卤化聚合物；
将卤化聚合物、带有阳离子交换基团的小分子、缚酸剂在溶剂中进行取代反应，得到聚电解质材料；






其中，R1和R2独立的选自式(c)、式(d)、式(e)、式(f...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐铜文，葛晓琳，吴亮，宋晚杰，葛亮，杨正金，汪耀明，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34