[发明专利]一种高强度碱性阴离子聚合物交联膜及其制备方法

权利要求书

1.一种高强度碱性阴离子聚合物交联膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将芳基哌啶共聚物A与第一烷基化剂反应，得到具有短侧链的中间聚合物B，所述第一烷基化剂为二卤代物；

步骤2、将芳基哌啶共聚物A与第二烷基化剂反应，得到胺基短侧链的中间聚合物C，所述第二烷基化剂为叔胺化卤代物；

步骤3、将步骤1中的得到的中间聚合物B与胺基化剂反应，得到具有叔胺短侧链的中间聚合物E；

步骤4、将步骤1中得到的中间聚合物B与中间聚合物C、中间聚合物E或经过碱液离子交换的中间聚合物C在烘膜条件下进行侧链交联反应得到高强度碱性阴离子聚合物交联膜；

所述芳基哌啶共聚物A的结构如下：

其中，x+y＝1；x，y分别代表两结构单元所占比例，x在0～0.99之间；

R₁为无基团、1，4-苯基、1，3-苯基、1，2-苯基、亚甲基、乙基、丙基、1，2-乙烯基、1，3-乙烯基、1，4-乙烯基、4，4'-二氧基二苯甲酮基；

R₂为氢、烷基、烯基、或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任选地被氟化物取代，Y为卤元素。

2.如权利要求1所述高强度碱性阴离子聚合物交联膜的制备方法，其特征在于：所述芳基哌啶共聚物A为对三联苯-N-甲基-哌啶共聚物、间三联苯-N-甲基哌啶共聚物、邻三联苯-N-甲基-哌啶共聚物、联苯-N-甲基-哌啶共聚物、二苯甲烷-N-甲基-哌啶共聚物及1，2-二苯乙烷-N-甲基-哌啶共聚物中的任意一种。

3.如权利要求1所述高强度碱性阴离子聚合物交联膜的制备方法，其特征在于：所述第一烷基化剂的结构式为其中X为卤元素，n为碳元素个数，0n13。

4.如权利要求3所述高强度碱性阴离子聚合物交联膜的制备方法，其特征在于：所述第一烷基化剂为1，3-二溴丙烷、1，4-二溴丁烷、1，5-二溴戊烷、1，6-二溴己烷、1，7-二溴庚烷。

5.如权利要求3所述高强度碱性阴离子聚合物交联膜的制备方法，其特征在于：所述第二烷基化剂的结构式为m为碳元素个数，0m13，R₃、R₄各自独立的为氢、烷基、烯基、或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任选地被氟化物取代。

6.如权利要求5所述高强度碱性阴离子聚合物交联膜的制备方法，其特征在于：所述第二烷基化剂为2-溴乙胺氢溴酸盐、N-甲基-N-(2-溴乙基)胺氢溴酸盐、3-溴丙胺氢溴酸盐及4-溴-1-丁胺氢溴酸中的任意一种。

7.如权利要求5所述高强度碱性阴离子聚合物交联膜的制备方法，其特征在于：所述胺基化剂为的结构式为其中R₅和R₆各自独立的为氢、烷基、烯基、或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任选地被氟化物取代。

8.一种高强度碱性阴离子聚合物交联膜的制备方法，其特征在于：采用上述权利要求1-7任意一种所述制备方法制备，所述高强度碱性阴离子聚合物交联膜有三种结构式，其中，中间聚合物B与经过碱液离子交换的中间聚合物C反应得到结构式F，中间聚合物B与中间聚合物C直接反应得到结构式G，中间聚合物B与中间聚合物E反应得到结构式H，结构式F、结构式G和结构式H分别如下：

其中，R1为无基团、1，4-苯基、1，3-苯基、1，2-苯基、氧基，羰基、亚甲基、乙基、丙基、1，2-乙烯基、1，3-乙烯基、1，4-乙烯基、4，4'-二氧基二苯甲酮基；

R2、R3、R4、R5和R6各自独立的为氢、烷基、烯基、或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任选地被氟化物取代；

x+y＝1；x，y分别代表两结构单元所占比例，x在0～0.99之间；

n，m为整数，0n，m13；

X、Y均为Cl、Br或I。

9.一种权利要求1-8任意一项所述高强度碱性阴离子聚合物交联膜的应用，其特征在于：将步骤4中所制得高强度碱性阴离子聚合物交联膜与碱液反应进行离子交换后用于燃料电池。