[发明专利]阴离子交换聚合物的互穿网络、其制备方法和用途

权利要求书

1.用于制备具有互穿聚合物网络(IPN)或半互穿聚合物网络(半-IPN)结构的阴离子交换聚合物材料的方法，所述方法包括以下相继步骤：

(A)制备在适合的有机溶剂中包含以下物质的均匀反应溶液：

(a)带有反应性卤化基团的至少一种有机聚合物，

(b)至少一种叔二胺，

(c)至少一种单体，其含有可通过自由基聚合作用聚合的烯属不饱和度，和

(d)任选地，至少一种交联剂，其含有至少两个可通过自由基聚合作用聚合的烯属不饱和度，和

(e)至少一种自由基聚合引发剂，

(B)加热步骤(A)制备的溶液至足以允许发生组分(a)与(b)之间的亲核取代反应和由组分(e)引发的组分(c)和任选组分(d)的自由基共聚合反应的温度和足以允许发生以上反应的一段时间。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(A)制备的反应溶液还含有组分(b′)叔单胺。

3.权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述带有反应性卤化基团的有机聚合物选自具有聚醚主链的均聚物和共聚物。

4.权利要求3所述的方法，其特征在于所述带有反应性卤化基团的有机聚合物选自环氧氯丙烷均聚物和共聚物。

5.前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述叔二胺选自四亚甲基二胺、1，4-二氮杂双环[2，2，2]辛烷、N-甲基咪唑、联吡啶、联咪唑啉及其混合物。

6.权利要求2所述的方法，其特征在于所述叔单胺选自三乙醇胺、奎宁环、喹核醇及其混合物。

7.前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于步骤(B)的加热温度为30到130℃，优选为35到100℃，尤其为50到80℃。

8.前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于步骤(B)的加热时间为1到24小时，优选6到16小时。

9.前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述含有烯属不饱和度的单体选自：丙烯酸C_1-10烷基酯和甲基丙烯酸C_1-10烷基酯、丙烯酸C_1-10羟烷基酯和甲基丙烯酸C_1-10羟烷基酯、苯乙烯及其衍生物、丙烯酸聚乙二醇酯和甲基丙烯酸聚乙二醇酯、乙酸乙烯酯、N-乙烯吡咯烷酮、丙烯腈、(乙烯基苄基)三(C_1-6烷基)氯化铵或(乙烯基苄基)三(C_1-6烷基)溴化铵、三(C_1-6烷基)乙烯基氧基羰基烷基氯化铵或三(C_1-6烷基)乙烯基氧基羰基烷基溴化铵及烯丙氧基羰基(C_1-6烷基)三(C_1-6烷基)氯化铵或烯丙氧基羰基(C_1-6烷基)三(C_1-6烷基)溴化铵。

10.前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述包含至少两个烯属不饱和度的交联剂选自二乙烯基苯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸聚(环氧乙烷)二醇酯和二(甲基)丙烯酸双酚A酯。

11.权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于组分(c)和(d)被组分(cd)包含至少两个含有可聚合双键的基团的有机聚合物替代或与该有机聚合物组合，优选所述双键位于所述有机聚合物的末端。

12.能够由前述任一项权利要求所述的方法获得的具有互穿聚合物网络(IPN)或半互穿聚合物网络(半-IPN)结构的阴离子交换聚合物材料。

13.复合空气电极，由空气电极和在空气电极表面上原位聚合的阴离子传导IPN材料或半-IPN材料构成。

14.权利要求13所述的复合空气电极，其特征在于所述IPN或半-IPN材料延伸入空气电极的多孔网络的一部分，且渗该多孔网络到等于空气电极总深度的至多5％，优选至多2％的深度。

15.权利要求12所述的阴离子交换聚合物材料作为电化学装置中的固体电解质的用途，优选在碱性燃料电池或在空气-金属电池或电池组中。