具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂及其制备方法技术

本申请提出一种调控聚合物长程有序结构实现构建高效离子传输通道的全氟离子交换树脂及其合成方法与应用，将全氟烯烃、全氟烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚共聚，得到高分子量聚合物，通过合成三种侧链长度相近的树脂，提高共聚树脂的聚合度，形成长程有序结构，构建有序离子通道。这种聚合物可以用于制备燃料电池质子交换膜、水电解膜以及氯碱电解槽隔膜。这类离子交换膜具有高的机械性能、化学稳定性以及高的离子传导速率。定性以及高的离子传导速率。定性以及高的离子传导速率。

【技术实现步骤摘要】
具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂及其制备方法


[0001]本申请涉及燃料电池、电解池用离子交换膜
，涉及全氟磺酸树脂及其制备方法，尤其涉及调控聚合物长程有序结构实现构建高效离子传输通道的全氟离子交换树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]美国杜邦公司首先合成全氟磺酸树脂并且将其制备成离子交换膜，这种膜在质子交换膜燃料电池和氯碱工业中得到应用，也引起了世界各国的广泛研究。杜邦公司公开的第一个关于磺酰氟单体合成及磺酸树脂制备的文献，是采用的水体系中乳液聚合反应，含有磺酰氟侧基的功能性单体结构为：FO2SCF2CF2OCF(CF3)CF2OCF＝CF2，该单体结构目前已经被普遍采用。经过几十年的发展，聚合方法可以采用多种方法，如溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合、分散聚合、悬浮聚合、细乳液聚合等等。
[0003]全氟磺酸树脂的一个最重要的用途就是其作为膜材料在燃料电池中的应用，对这类离子交换膜的一个非常重要的要求是它的离子导电性，为了提高电导率，公知的一种做法是提高磺酸树脂的离子交换容量。山东东岳神舟新材料有限公司提出一种带有两种不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂，其特征在于，聚合物分子式为：，其中，x、y、z为1
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100的整数，m为0
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3的整数，n为0
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2的整数；Rf1、Rf2为含碳数在1
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6的全氟碳链，且Rf1、Rf2碳链的长度相同或不同；烷氧基乙烯基醚的侧链长度与磺酰氟乙烯基醚的侧链长度相同或相近；聚合物分子主链端基为含氟烷烃、全氟璜酰氟、
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CF2H或全氟烯基。2.一种权利要求1所述的具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂的制备方法，其特征在于，由全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚共聚而成，其中：全氟烯烃单体的结构式为：，烷氧基乙烯基醚单体的结构式为：，磺酰氟乙烯基醚单体的结构式为：，其中m为0
‑
3的整数，n为0
‑
2的整数，Rf1、Rf2为含碳数在1
‑
6的全氟碳链，且Rf1、Rf2碳链的长度相同或不同。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，聚合物中烷氧基乙烯基醚单体的摩尔含量百分比为5%
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15%，全氟烯烃单体的摩尔含量百分比为40.3%
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81.7%，磺酰氟乙烯基醚单体的摩尔含量百分比为0.01%
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8.2%。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，共聚方法为：在20
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120℃、2.1
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10Mpa下，通过烷氧基乙烯基醚、全氟烯烃与磺酰氟乙烯基醚在引发剂的作用下进行自由基共聚合反应，反应时间为1
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48h。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述自由基共聚合反应方式为溶液聚合法、分散聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法或本体聚合法中的任一种。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述溶液聚合法包括以下步骤：将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1
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5:0.1
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10：5
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10的比例加入到干燥的反应釜中，按照溶剂与单体质量比为5
‑
10:1的比例加入溶剂，溶剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘品阳，李道喜，刘昊，干志强，方亮，王福瑶，刘飞，王杰，李震康，夏丰杰，刘真，
申请(专利权)人：武汉绿动氢能能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：