[发明专利]一种基于氟乙基乙烯基醚多元醇的含氟网络结构离子交换膜及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于氟乙基乙烯基醚多元醇(FEVE)的含氟网络结构离子交换膜及其制备方法。它采用极性有机溶剂将全氟磺酸树脂和无水多元异氰酸酯与无水氟乙基乙烯基醚多元醇(FEVE)溶解；使用流延法在平滑的固体表面流延成膜；然后升温使多元异氰酸酯与无水FEVE发生聚合反应，所述聚合反应的产物和全氟磺酸分子链形成高分子互穿网络结构的离子交换膜。本制膜方法能够得到质子交换性良好的含氟离子交换膜材料，克服现有熔融模压过程无法制备均质交联离子交换膜的缺点，具有工艺过程简单，易于工业放大等优点。

主权项

1.一种基于氟乙基乙烯基醚多元醇(FEVE)的含氟网络结构离子交换膜，其特征在于：是由全氟磺酸离子交换树脂分子与一种含氟聚氨酯交联聚合物组成互穿网络结构；所述的全氟磺酸型离子交换树脂的化学结构如结构式1所示：结构式1其中x、y、z分别为1～10000的整数；且x/(x+y+z)＝40％～85％，y/(x+y+z)＝10％～50％，z/(x+y+z)＝0.01％～10％，均为摩尔比；其中，m为0、1或2，n为1-6的整数；Rf为-F、-CF₃、-CF₂CF₃、-CF₂CF₂CF₃或-CF(CF₃)₂；根据m、n取值及结构中单体比例的不同，所形成的全氟磺酸离子交换树脂交换容量在0.8-2.6mmol/g；X为H⁺或Na⁺；所述的全氟磺酸离子交换树脂为干树脂，数均分子量为6万到30万；所述的一种聚氨酯交联聚合物是指由多元异氰酸酯与氟乙基乙烯基醚多元醇(FEVE)聚合而生成的含氟交联聚氨酯聚合物；其中，氟乙基乙烯基醚多元醇(FEVE)的化学结构如结构式2或3所示：结构式2其中X为CF₃、F、Cl；R₁～R₄分别为烷基、环烷基、羟烷基或羧烷基；结构式3其中X为CF₃、F、Cl；R₁～R₄分别为烷基、环烷基、羟烷基或羧烷基；氟乙基乙烯基醚多元醇(FEVE)是三氟氯乙烯、乙烯基醚和功能乙烯基单体的共聚物，氟乙基乙烯基醚多元醇(FEVE)树脂是氟烯烃和烷基乙烯基醚严格交替排列的共聚物；其分子中的醚单元提供了树脂在有机溶剂中的溶解性和透明性，羟基单元提供了与异氰酸酯的反应性和亲和性，羧酸单元则提供了与其他树脂分子的相容性和黏附性；所述乙烯基醚包括：环己基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、缩水甘油基乙烯基醚等；所述功能单体包括：乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、己酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、新壬(癸)酸乙烯酯、十一烯酸、烯丙醇、羟丁基乙烯基醚、羟乙基丙烯基醚。