离子传导交联物及其制备方法技术

本申请提供一种离子传导交联物及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
离子传导交联物及其制备方法、阴离子交换膜及其应用


[0001]本申请涉及电化学
，具体而言，涉及一种离子传导交联物及其制备方法
、
阴离子交换膜及其应用
。

技术介绍

[0002]阴离子交换膜是一类含有碱性活性基团
、
对阴离子具有选择透过性的高分子聚合物膜，也称为离子选择透过性膜
。
阴离子交换膜在电解
、
电渗析以及燃料电池等电化学
中扮演着重要角色
。
[0003]阴离子交换膜的应用主要受到阴离子交换膜的电化学性能和使用寿命的影响；其中，阴离子交换膜的使用寿命主要受到阴离子交换膜的溶胀率以及碱稳定性的影响
。
但是，现有的阴离子交换膜无法兼具较好的电化学性能
(
例如，较低的离子导率等
)、
较低的溶胀率以及较强的碱稳定性，使得阴离子交换膜无法满足科技不断发展对其的更高要求，极大程度地限制了阴离子交换膜的应用
。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种离子传导交联物及其制备方法
、
阴离子交换膜及其应用，其旨在同时改善阴离子交换膜的电化学性能
、
溶胀性能和碱稳定性，使得阴离子交换膜兼具较好的电化学性能
、
较低的溶胀率以及较强的碱稳定性
。
[0005]第一方面，本申请提供一种离子传导交联物，离子传导交联物的结构式如下：
[0006][0007]其中，/>m1＞0，
n1＞0，
q1＞0，
p1≥0
，
m2＞0，
n2＞0，
q2＞0，
p2≥0。R
1+
、R
2+
、R
3+
以及
R
4+
各
自独立地为带正电的环胺基
。X1‑
、X2‑
、X4‑
以及
X5‑
各自独立地为阴离子
。X3以及
X6各自独立地选自卤素原子或卤素取代的烷基
。A
选自烷基
、
芳基
、
烯基或炔基，
y
为0或
1。
[0008]本申请通过对离子传导交联物中的结构单元进行调控，并以特定的结构
R
3+
‑
(A)
y
‑
R
4+
作为交联结构，采用该离子传导交联物制备阴离子交换膜，不仅可以提高阴离子交换膜的电化学性能，使得阴离子交换膜的槽压较低，阴离子交换膜的离子导率较高；也可以使得阴离子交换膜具有较高的碱稳定性，使得阴离子交换膜在碱性条件下不易分解；同时，还可以使得阴离子交换膜具有较低的溶胀率，使得阴离子交换膜具有较长的使用寿命
。
因此，采用本申请提供的离子传导交联物制备阴离子交换膜，可以使得阴离子交换膜兼具较好的电化学性能
、
较低的溶胀率以及较强的碱稳定性，有利于极大程度地扩宽阴离子交换膜的应用范围
。
[0009]第二方面，本申请提供一种如上述第一方面提供的离子传导交联物的制备方法，包括：在交联剂的存在下，将第一聚合物和第二聚合物进行交联反应
。
其中，交联剂的结构式为：
R3‑
(A)
y
‑
R4。
[0010]第一聚合物的结构式如下：
[0011][0012]第二聚合物的结构式如下：
[0013][0014]A
选自烷基
、
芳基
、
烯基或炔基，
y
为0或
1。m1＞0，
n1＞0，
z1＞0，
m2＞0，
n2＞0，
z2＞
0。R1、R2、R3以及
R4各自独立地为环胺基
。X1‑
以及
X4‑
各自独立地为阴离子
。X3以及
X6各自独立地选自卤素原子或卤素取代的烷基
。
[0015]本申请提供的离子传导交联物的制备方法中，采用特定结构的
R3‑
(A)
y
‑
R4作为交联剂，并采用特定结构的第一聚合物和第二聚合物作为交联底物以制备离子传导交联物；采用该方法制备阴离子交换膜，不仅可以提高阴离子交换膜的电化学性能，使得阴离子交换膜的槽压较低，阴离子交换膜的离子导率较高；也可以使得阴离子交换膜具有较高的碱
稳定性，使得阴离子交换膜在碱性条件下不易分解；同时，还可以使得阴离子交换膜具有较低的溶胀率，使得阴离子交换膜具有较长的使用寿命
。
因此，采用本申请提供的离子传导交联物的制备方法制备离子传导交联物，可以使得采用该离子传导交联物制备的阴离子交换膜兼具较好的电化学性能
、
较低的溶胀率以及较强的碱稳定性，有利于极大程度地扩宽阴离子交换膜的应用范围
。
[0016]第三方面，本申请提供一种阴离子交换膜，阴离子交换膜的材质包括上述第一方面提供的离子传导交联物
。
[0017]由于本申请提供的阴离子交换膜的材质包括上述第一方面提供的离子传导交联物，因此本申请提供的阴离子交换膜能够兼具较好的电化学性能
、
较低的溶胀率以及较强的碱稳定性，有利于极大程度地扩宽阴离子交换膜的应用范围
。
[0018]第四方面，本申请还提供一种如上述第三方面提供的阴离子交换膜在用于制备电解水器件
、
电渗析器件或燃料电池中的应用
。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图
。
[0020]图1为实施例1制得的第一单体的核磁氢谱图
。
[0021]图2为实施例8制得的第一单体的核磁氢谱图
。
[0022]图3为实施例4制得的交联剂的核磁氢谱图
。
[0023]图4为实施例5制得的交联剂的核磁氢谱图
。
[0024]图5为实施例6制得的交联剂的核磁氢谱图
。
具体实施方式
[0025]本申请提供一种离子传导交联物，离子传导交联物的结构式如下：
[0026][0027]其中，
m1＞0，
n1＞0，
q1＞0，
p1≥0
，
m2＞0，
n2＞0，
q2＞0，
p2≥0。R
1+
、R
2+
、R
3+
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种离子传导交联物，其特征在于，所述离子传导交联物的结构式如下：其中，
m1＞0，
n1＞0，
q1＞0，
p1≥0
，
m2＞0，
n2＞0，
q2＞0，
p2≥0
；
R
1+
、R
2+
、R
3+
以及
R
4+
各自独立地为带正电的环胺基；
X1‑
、X2‑
、X4‑
以及
X5‑
各自独立地为阴离子；
X3以及
X6各自独立地选自卤素原子或卤素取代的烷基；
A
选自烷基
、
芳基
、
烯基或炔基，
y
为0或
1。2.
根据权利要求1所述的离子传导交联物，其特征在于，
A
为芳基；或
/
和，
R
1+
、R
2+
、R
3+
以及
R
4+
各自独立地选自咪唑鎓
、
吡啶鎓
、
吡唑鎓
、
吡咯烷鎓
、
吡咯鎓
、
嘧啶鎓
、
哌啶烷鎓
、
吲哚鎓以及三嗪鎓中的至少一种；或
/
和，
X1、X2、X4以及
X5各自独立地选自羟基
、
氯原子
、
溴原子
、
碘原子
、
对甲苯磺酰氧基
、
三氟甲磺酸基以及甲磺酰氧基中的至少一种；或
/
和，
X3以及
X6各自独立地选自氯原子
、
溴原子以及碘原子中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述的离子传导交联物，其特征在于，
R
1+
、R
2+
、R
3+
以及
R
4+
各自独立地选自咪唑鎓以及哌啶烷鎓中的至少一种；或，
R
1+
、R
2+
、R
3+
以及
R
4+
各自独立地选自四甲基咪唑鎓以及
N
‑
甲基哌啶烷鎓中的至少一种；或，
A
为芳基，
R
1+
、R
2+
、R
3+
以及
R
4+
各自独立地选自咪唑鎓以及哌啶烷鎓中的至少一种；或，
A
为芳基，
R
1+
、R
2+
、R
3+
以及
R
4+
各自独立地选自四甲基咪唑鎓以及
N

【专利技术属性】
技术研发人员：陈安琪，
申请(专利权)人：固碳新能源科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：