專利名稱：強(qiáng)堿性聚芳醚離聚物及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堿性燃料電池用陰離子交換膜材料，特別涉及聚芳醚離聚物及其制備方法以及它們?cè)趬A性燃料電池的陰離子交換膜中應(yīng)用。
背景技術(shù)：
燃料電池技術(shù)因其低污染、高能源轉(zhuǎn)換效率，成為近年來(lái)最受矚目的新能源技術(shù)。以美國(guó)Dupont公司研發(fā)的全氟骨架的磺酸離子交換膜(Nafion)為代表的一類質(zhì)子交換膜以其優(yōu)異的電化學(xué)性能以及良好的導(dǎo)質(zhì)子性能，廣泛應(yīng)用于質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)。然而全氟質(zhì)子交換膜價(jià)格昂貴，阻醇性能較差，昂貴金屬Pt催化劑和極板材料，以及催化劑易中毒等因素都大大的阻礙了質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的大規(guī)模商業(yè)化。
堿性燃料電池由于在堿性環(huán)境中工作，避免了一些質(zhì)子交換膜燃料電池的缺陷。譬如，燃料電池所使用的燃料(H2或CH3OH等)在堿性條件下更容易被氧化，因此可以采用廉價(jià)的非Pt催化劑如Ag、Fe、Ni、Co等,一方面降低了燃料電池的成本，同時(shí)也避免了 Pt催化劑的中毒問(wèn)題。此外多數(shù)材料在堿性環(huán)境下的耐腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于在酸性環(huán)境下的耐腐蝕性能，而且在堿性體系下，OF由陰極向陽(yáng)極移動(dòng)，也極大減輕了以醇作燃料時(shí)的滲透問(wèn)題。聚芳醚具有很好的熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能、耐腐蝕性能，是制備堿性陰離子交換膜的優(yōu)良母體材料?，F(xiàn)已報(bào)道的聚芳醚陰離子交換膜材料制備復(fù)雜，價(jià)格高，且膜在堿性環(huán)境中穩(wěn)定性不好，離子電導(dǎo)率不高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種聚芳醚離聚物，該離聚物具有高阻醇性，良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能，高離子交換容量，高離子電導(dǎo)率的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的之二在于提供上述聚芳醚離聚物的制備方法。本發(fā)明的目的之三在于提供上述聚芳醚離聚物的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)強(qiáng)堿性聚芳醚離聚物，具有以下結(jié)構(gòu)
RR
r RxIr Rx/RI
-r^]」0 0.5n L」0 0.5n
VV
RR其中，n 為 30 170 的任一整數(shù)；R 為 H、CH2+N(CH3)3—OH、CH2+N(C2H5)3—OH權(quán)利要求
1.強(qiáng)堿性聚芳醚離聚物，其特征在于，具有以下結(jié)構(gòu)
2.如權(quán)利要求I所述強(qiáng)堿性聚芳醚離聚物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (I)聚芳醚的氯甲基化將聚芳醚溶解在極性溶劑中，然后按聚芳醚氯化鋅氯甲醚的摩爾比為I : (I 3) (40 60)加入氯化鋅和氯甲醚，在40 60°C，反應(yīng)24 48h，將反應(yīng)液用硅藻土過(guò)濾后倒入甲醇中，形成絮狀沉淀；絮狀沉淀經(jīng)過(guò)濾后，用甲醇洗滌沉淀數(shù)次，再經(jīng)真空干燥得到氯甲基化聚芳醚； 所述聚芳醚具有如下結(jié)構(gòu)
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)堿性聚芳醚離聚物的制備方法，其特征在于，所述極性溶劑為四氯乙烷、N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、二甲基亞砜中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)堿性聚芳醚離聚物的制備方法，其特征在于，所述堿溶液為KOH溶液或NaOH溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)堿性聚芳醚離聚物的制備方法，其特征在于，所述季銨化試劑為三甲胺水溶液，三乙胺水溶液，I-甲基咪唑，I，2- 二甲基咪唑中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)堿性聚芳醚離聚物的制備方法，其特征在于，所述聚芳醚由以下方法制備 將二(4，4’-羥基苯基)二苯基甲烷、具有Ar1結(jié)構(gòu)的含氯或者含氟芳香單體、具有Ar2結(jié)構(gòu)的含氯或者含氟芳香單體按I : O. 5 : O. 5的摩爾比投料，以N，N-二甲基乙酰胺、環(huán)丁砜或N-甲基吡咯烷酮為溶劑，甲苯為帶水劑，先在140 150°C反應(yīng)4h，然后升溫至170 180°C反應(yīng)4 18h后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，滴至含有鹽酸的甲醇溶液中，得到白色絮狀沉淀，即為聚芳醚。
7.如權(quán)利要求I所述強(qiáng)堿性聚芳醚離聚物用于制備堿性燃料電池的陰離子交換膜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種強(qiáng)堿性聚芳醚離聚物及其制備方法和應(yīng)用。該類強(qiáng)堿性聚芳醚離聚物由基于二(4，4’-羥基苯基)二苯基甲烷與具有Ar1、Ar2結(jié)構(gòu)的含氯或者含氟芳香單體聚合而成的一類聚芳醚經(jīng)氯甲基化，季銨鹽化、堿化一系列功能化工藝得到。堿性陰離子交換膜由基于氯甲基化的聚芳醚溶液澆鑄成膜經(jīng)季銨鹽化、堿化一系列功能化工藝得到。所得的堿性陰離子交換膜對(duì)甲醇具有良好的阻隔作用、物理化學(xué)性質(zhì)良好，熱穩(wěn)定性高，在高溫時(shí)有較好的導(dǎo)電率，克服了現(xiàn)有聚芳醚類陰離子交換膜性質(zhì)不穩(wěn)定，離子電導(dǎo)率低的特點(diǎn)，適用于燃料電池堿性離子交換膜，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08G65/48GK102702507SQ20121012890
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者余英鳳, 劉群方, 李秀華 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)