[发明专利]一种新型高稳定性交联磺化聚醚醚酮及制备方法和用途

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种新型高稳定性交联磺化聚醚醚酮及制备方法和用途。所述聚合物包括交联磺化聚醚醚酮，所述交联是指磺化聚醚醚酮的至少一部分磺酸基团之间通过交联剂交联，所述交联剂为多胺。本发明采用一步法合成聚合物，然后流延成膜。工序更简单，效率更高。本发明的交联速度快，反应温度低，降低能耗，提高生产效率，且膜性能优异，尤其化学稳定性好。本发明提高了原始磺化聚醚醚酮的热稳定性、氧化稳定性、尺寸稳定性、机械强度、延伸率、抗甲醇特性、降低磺化聚醚醚酮在水中的溶胀度，使其使用寿命延长。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种新型高稳定性交联磺化聚醚醚酮及制备方法和用途。

背景技术

质子交换膜作为目前能源领域开发和研究的热点直接甲醇燃料电池(DMFC)的核心部分，它起到分隔阴阳极，传递质子的作用。但是制约燃料电池发展，尤其对DMFC电池而言，是膜具有较低的质子电导率、不足的化学稳定性和热稳定性以及较高的甲醇渗透现象。目前广泛应用于燃料电池的质子交换膜是全氟磺酸膜，由于其制备成本高，制备工艺复杂，高温性能欠佳，尤其是对燃料甲醇渗透严重，限制了其在DMFC中的应用。因此，开发廉价、性能优良的质子交换膜势在必行。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可以作为交联质子交换膜材料的聚合物及制备方法和用途，用以提高原始磺化聚醚醚酮的热稳定性、氧化稳定性、尺寸稳定性、机械强度、延伸率、抗甲醇特性、降低磺化聚醚醚酮在水中的溶胀度，使其使用寿命延长。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一方面提供一种聚合物，所述聚合物包括交联磺化聚醚醚酮，所述交联是指磺化聚醚醚酮的至少一部分磺酸基团之间通过交联剂交联，所述交联剂为多胺。

在本发明的一些实施方式中，所述磺化聚醚醚酮的数均分子量为10～20万；

和/或，所述磺化聚醚醚酮的聚合物分子量分布指数为1.1～1.3；

和/或，所述磺化聚醚醚酮的磺化度为65％～80％。

在本发明的一些实施方式中，所述多胺选自二胺基类化合物、三胺基类化合物、四胺基类化合物中的一种或多种的组合。

在本发明的一些实施方式中，所述二胺基类化合物选自乙二胺、己二胺、二氨基二苯砜、对苯二胺中的一种或多种的组合；

和/或，所述三胺基类化合物选自三(2-氨乙基)胺、1，3，5-三氨基苯，三氨基嘧啶中的一种或多种的组合；

和/或，所述四胺基类化合物选自季戊四胺、四(4-氨基苯基)甲烷，1，2，4，5-四氨基苯中的一种或多种的组合。

在本发明的一些实施方式中，所述磺化聚醚醚酮的磺酸基团之间通过交联剂交联的交联度为10～90％。

在本发明的一些实施方式中，其结构式如式I～Ⅲ所示，其中，x＝n+m，0.65≤x≤0.8，

其中A的具体结构是：

和/或；

其中E的具体结构是：

和/或；

其中D的具体结构是：

在本发明的一些实施方式中，所述聚合物还包括抗氧化剂，所述抗氧化剂与交联磺化聚醚醚酮物理掺杂。

在本发明的一些实施方式中，所述抗氧化剂为二氧化铈。