[发明专利]一种柔性三维网络结构碱性聚电解质膜及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性三维网络结构碱性聚电解质膜，将阴离子功能化聚合物成膜后，进行离子交换得到；

所述阴离子功能化聚合物具有式I或式II所示结构：

n1为10000～8000之间的整数，n2为10000～8000之间的整数，x为10000～8000之间的整数，y为10000～8000之间的整数，x≤n1/2，y≤n2/2；

其中，Ar选自式1和/或式2所示结构，m为0～3的整数；

R选自式3～式7中的一种，r为1～10的整数；

Q选自季铵盐类、季膦盐类、咪唑盐类、哌啶盐类阳离子及其衍生物中的一种。

2.如权利要求1所述的柔性三维网络结构碱性聚电解质膜的制备方法，包括以下步骤：

A)将螺二芴、芳基类单体和酮类单体在第一溶剂和催化剂的作用下，通过傅克反应进行缩聚，得到网络结构聚合物；

B)将所述网络结构聚合物在第二溶剂中溶胀，经加热搅拌后形成均匀胶体，然后将阳离子功能化小分子和缚酸剂加入所述胶体中进行反应，得到功能化聚合物；

C)将所述功能化聚合物与第三溶剂混合，经加热搅拌后形成均匀胶体，然后将所述胶体涂覆成膜，然后将得到的膜层在阴离子交换溶液中进行离子交换，得到阴离子伴随的碱性聚电解质膜。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中，芳基类单体为联苯、对三联苯和间三联苯中的一种或几种；

所述酮类单体为N-甲基-4-哌啶酮、2,2,2-三氟苯乙酮、吲哚酮、1,1,1-三氟丙酮及其衍生物中的一种或几种；

所述第一溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1，2-二氯乙烷中的一种或几种；

所述催化剂为三氟乙酸和/或三氟甲磺酸。

4.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述螺二芴与芳基类单体的摩尔比例为(0.1～1)：1；所述芳基类单体与酮类单体的摩尔比例为1：(1～1.5)；所述第一溶剂与催化剂的体积比为(0～2):1，所述螺二芴、芳基类单体和酮类单体的总摩尔量与第一溶剂的体积之比为(0.3～1)mol：100mL。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述缩聚的温度为-5～30℃，缩聚的时间为0.5～48小时。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种；

所述阳离子功能化小分子为碘甲烷，三甲胺，N-甲基咪唑和N-甲基哌啶中的一种或几种；

所述缚酸剂为无水碳酸钾、三乙胺、吡啶和二异丙基乙胺中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述网络结构聚合物的质量与第二溶剂的体积之比为(2～5)g：100mL；所述网络结构聚合物与阳离子功能化小分子的摩尔比为(0.5～2)：1；所述缚酸剂与阳离子功能化小分子的摩尔比为(1～4)：1。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)中反应的温度为25～120℃；所述步骤B)中反应的时间为1～3天。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第三溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种；

所述阴离子交换溶液包括NaOH、KOH、NaCl、KCl、NaBr、KBr、NaSO₄和NaCO₃中的一种或几种；所述阴离子交换溶液的浓度为0.5～5mol/L。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在隔绝空气的条件下进行所述离子交换，所述离子交换的时间为12～36小时，每1～3小时更换一次阴离子交换溶液。