一种具有交联结构的全氟质子交换膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于含氟高分子材料领域，提供一种交联结构的全氟质子交换膜，该膜用于作为燃料电池或电解池的离子交换膜使用。该离子交换膜成膜聚合物是具有全氟化的主链、具有两个磺酰（磺酸）基的侧链和具有腈端基侧链的高含氟聚合物，该离子交换膜在催化剂存在的条件下在膜内形成三嗪环结构的交联点。由于采用了全氟长链磺酸单体和短链磺酸单体同时与四氟乙烯单体共聚，得到的共聚物在成膜后不但有更好的强度，有更好的离子导电性能，而且降低了聚合物的熔融温度，改善挤出成膜性，有利于在更低的温度下使聚合物快速熔融挤出成膜。

【技术实现步骤摘要】
一种具有交联结构的全氟质子交换膜及其制备方法和应用
本专利技术属于含氟高分子材料领域，涉及一种交联结构的全氟质子交换膜，该膜在燃料电池和电解电池中用作聚合物膜。
技术介绍
全氟质子交换膜燃料电池代表着燃料电池的发展方向，其热效率高达45％～65％，比一般内燃机效率高20％～30％，因此该类电池在汽车应用领域极具潜力。在质子交换膜燃料电池中，最大的不同是电解质由聚合物膜来代替，聚合物膜允许质子通过，其优点是能量密度高，可连续在30～95℃温度下直接产生电力，且无污染，排放物为少量水。全氟质子交换膜燃料电池所用燃料广泛，如氢、甲醇及其他含氢燃料特别适用于电动汽车等交通工具。US6191208B1的美国专利公开了含腈基的全氟乙烯基醚与四氟乙烯的共聚物可通过有机锡催化交联形成全氟聚合物。US3282875的美国专利公开了一种以四氟乙烯和含磺酰氟基团、羧酸基团的全氟乙烯基醚单体进行共聚制备全氟磺酸质子交换树脂。US5672438的美国专利公开了一种含磺酰氟基团的全氟聚合物经过水解得到全氟磺酸树脂，由此树脂制备的膜可用于燃料电池。US4470889的美国专利公开公开了一种含磺酰氟基团的全氟聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交联结构的全氟质子交换膜，其特征是：包括全氟化的主链、含有磺酰基团的第一侧基和第二侧基，式（Ⅰ）所示的三嗪环结构的交联点＊＊＊（Ⅰ）。

【技术特征摘要】
1、一种交联结构的全氟质子交换膜，其特征是：包括全氟化的主链、含有磺酰基团的第一侧基和第二侧基，式(I)所示的三嗪环结构的交联点2、如权利要求1所述的交联结构的全氟质子交换膜，其特征是：具有下式(II)所示的重复结构单元的全氟化的聚合物熔融挤出成膜，成膜后所含的氰基经催化交联，使膜成为化学交联结构，形成的式(I)所示的三嗪环交联点：其中m＝1-20的整数，n＝1-20的整数，a＝1-3的整数，b＝2-6的整数，c＝2-6的整数，d＝0-3的整数，e＝2-6的整数；X＝F、Cl或OM，M为H、碱金属或碱土金属。3、如权利要求2所述的交联结构的全氟质子交换膜，其特征在于全氟化聚合物中含有30-79.9mol％的四氟乙烯，10-50mol％的磺酰端基烯醚单体A、10-50mol％磺酰端基烯醚单体B和0.1-20mol％的腈端基烯醚单体。4、如权利要求3中的聚合物离子交换膜，其特征在于全氟化聚合物中的腈端基烯醚单体具有以下结构：其中d＝0-6的整数，e＝2-6的整数；优选的，d＝0-1的整数，e＝2-4的整数。5、如权利要求3所述的交联结构的全氟质子交换膜，其特征在于全氟化聚合物中的磺酰端基烯醚单体A具有以下结构：-->其中a＝1-6的整数，b＝2-6的整数，X＝F、Cl或OM；M为H、碱金属或碱土金属；优选的，a＝1的整数，b＝2-4的整数。6、如权利要求3所述的交联结构的全...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒，张永明，高洪光，吴克安，
申请(专利权)人：山东东岳神舟新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：37[]