[发明专利]一种液流电池用两性离子传导膜及其制备方法

权利要求书

1.一种液流电池用两性离子传导膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)聚合物接“桥”：将聚苯并咪唑、卤代烷基醇及氢化钠按照摩尔比1:0.2～1:1.5～3溶解于第一类有机溶剂中，形成待反应溶液，并在10～30℃条件下进行搅拌反应12～24小时，将反应结束后的混合物倒入第一沉淀剂中沉淀，依次经过滤、洗涤、干燥，得到侧链含醇羟基的含“桥”聚合物；

(2)聚合物的叔胺化：首先，将步骤(1)中得到的含“桥”聚合物溶解于第一类有机溶剂中，得到溶液A；其次，将三苯基膦和偶氮二甲酸二异丙酯加入到溶液A中，于10～30℃搅拌反应0.5～2小时，待溶液变成橙黄色，得溶液B；然后，在氮气氛围下将含叔胺基团的苯酚衍生物加入溶液B中，于10～30℃条件下搅拌反应10～16小时；最后，将反应结束后的聚合物溶液倒入第一沉淀剂中，在0～8℃下静置1～2天，再进行过滤、洗涤、干燥，得到叔胺化产物；其中含“桥”聚合物、含叔胺基团的苯酚衍生物、三苯基膦和偶氮二甲酸二异丙酯的摩尔比为：1:1.2～2:1.2～3:1.2～3；

(3)聚合物的两性化：将步骤(2)得到的叔胺化产物、磺酸内酯按摩尔比1:1.2～4溶解于第二类有机溶剂中，并在50～70℃条件下进行搅拌反应10～16小时，将反应结束后的混合物溶液倒入第二沉淀剂中进行沉淀，然后依次过滤、洗涤、干燥，得到两性化产物；

(4)成膜：将步骤(3)得到的两性化产物，溶解于第二类有机溶剂中，配成铸膜液，离心脱泡，然后成膜，加热烘干即得两性离子传导膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的卤代烷基醇选自6-溴正己醇、4-溴-1-丁醇、3-溴-1-丙醇、6-氯-1-己醇、4-氯-1-丁醇、3-氯-1-丙醇、6-碘-1-己醇、4-碘-1-丁醇、3-碘-1-丙醇中的一种；步骤(1)制备的含“桥”聚合物中聚苯并咪唑侧链醇羟基的接枝度为20～100％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述的第一类有机溶剂选自N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种；所述的第一沉淀剂及洗涤用溶剂均选自甲醇、丙酮或乙醇中的一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的含叔胺基团的苯酚衍生物选自2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、2,6-二甲基-4-(甲氨基甲基)苯酚或2,6-二(甲氨基甲基)-4-甲基-苯酚中的一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中对聚合物进行两性化处理的过程具体为：在氮气氛围下，将步骤(2)制得的叔胺化产物溶解于第二类有机溶剂中，配得溶液C；然后向溶液C中滴加磺酸内酯，并于50～70℃条件下进行搅拌反应10～16小时，将反应结束后的混合物溶液倒入第二沉淀剂中进行沉淀，然后依次过滤、洗涤、干燥，得到两性化产物。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的磺酸内酯选自1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯中的一种；所述的第二沉淀剂及洗涤用溶剂均选自乙酸乙酯、甲醇或去离子水中的一种；步骤(3)和(4)中所述的第二类有机溶剂选自二甲基亚砜(DMSO)、二氯乙烷、四氯乙烷或氯仿中的一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)、(2)和(3)中所述的干燥条件均为40～60℃真空干燥12～24小时。

8.按照权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的两性离子传导膜。

9.含有权利要求8所述两性离子传导膜的液流电池。