[发明专利]一种改性的交联全氟离子交换膜

权利要求书

1.一种全氟离子交换膜，其特征在于：该膜以全氟离子交换树脂为基体，该树脂通过侧链上的氰基而单独或相互之间形成三嗪环交联结构，同时该三嗪环交联结构链上的酸性基团与加入的高价金属化合物通过物理键合而形成交联网络结构；该膜中还添加了作为增强物的增强纤维和作为辅助质子传导物质的无机掺杂物；

所述全氟离子交换树脂是由四氟乙烯、一种或几种含酸性交换基团的全氟烯单体和一种或几种含交联位点的全氟烯单体共聚形成；

所述含酸性交换基团的全氟烯单体选自具有下式结构的(A)或(B)：

CF₂＝CFO[CF₂CF(CF₃)]_fO(CF₂)_gSO₃H

f＝0或1；g＝2～4的整数     (A)

CF₂＝CFO(CF₂)₃PO₃H₂，      (B)

所述含交联位点的全氟烯单体选自具有下式结构的(IX)或(X)：

               F₂C＝＝＝CFR_f4Y₄

其中，Y₄、Y₅为CN；

a’，b’，c’独立地为0或1，但a’+b’+c’≠0；

X₁为F；

n’为0或1；

R_f4、R_f5、R_f6分别选自全氟烷基；

所述三嗪环交联结构具有如下通式(I)：

所述高价金属化合物的金属元素选自下列之一或组合：Ir、Y、Mn、Ru、V、Zn、La；且

所述高价金属化合物选自这些金属元素的最高价态或中间价态的硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐或醋酸盐；

或选自这些金属元素的最高价态或中间价态的环糊精、冠醚、乙酰丙酮、含氮杂环、EDTA、DMF或DMSO络合物；

或选自这些金属元素的最高价态或中间价态的氢氧化物；

或选自这些金属元素的最高价态或中间价态的具有钙钛矿结构的氧化物。

2.如权利要求1所述的全氟离子交换膜，其特征在于：R_f4、R_f5、R_f6分别选自C₁-C₅的全氟烷基。

3.如权利要求1所述的全氟离子交换膜，其特征在于：作为增强物的纤维选自玻璃纤维、氟碳化合物纤维、陶瓷纤维、矿物纤维或氧化物纤维，或者选自这些纤维中的几种。

4.如权利要求3所述的全氟离子交换膜，其特征在于：所述玻璃纤维为耐碱玻璃纤维或无碱玻璃纤维。

5.如权利要求3所述的全氟离子交换膜，其特征在于：所述氟碳化合物纤维为聚四氟乙烯纤维、聚全氟乙丙烯纤维或聚全氟丙基乙烯基醚纤维。

6.如权利要求3所述的全氟离子交换膜，其特征在于：所述陶瓷纤维为天然焦宝石纤维或硅酸铝纤维。

7.如权利要求3所述的全氟离子交换膜，其特征在于：所述矿物纤维为石英纤维、碳化硅纤维或玄武岩纤维。