[发明专利]一种燃料电池用阴离子交换膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种燃料电池用阴离子交换膜的制备方法，包括如下步骤：(一)氟硅取代金刚烷基哌嗪的制备，(二)聚合型氟硅取代金刚烷基哌嗪单体的制备，(三)四丁基溴化铵掺杂八乙烯基‑POSS，(四)聚合物膜材料的制备，(五)离子交换。本发明还公开了根据所述燃料电池用阴离子交换膜的制备方法制备得到的燃料电池用阴离子交换膜及采用所述燃料电池用阴离子交换膜作为聚电解质膜的阴离子交换膜燃料电池。本发明公开的燃料电池用阴离子交换膜同时具有更加优异的耐候性、耐碱性、耐氧化性和机械性能，且离子传导率更高。

主权项

1.一种燃料电池用阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：Ⅰ氟硅取代金刚烷基哌嗪的制备：将1‑(1‑金刚烷)哌嗪、双(4‑氟苯基)甲基(氯甲基)硅烷溶于有机溶剂中，再向其中加入碱性催化剂，在60‑80℃下搅拌反应6‑8小时，后过滤除去碱性催化剂，然后旋蒸除去有机溶剂，后再加入二氯甲烷和水的混合液，分液取有机相，用无水硫酸镁除水，过滤，旋蒸除去二氯甲烷，得到氟硅取代金刚烷基哌嗪；Ⅱ聚合型氟硅取代金刚烷基哌嗪单体的制备：将经过步骤Ⅰ制备得到的氟硅取代金刚烷基哌嗪、1‑(顺‑3‑氯烯丙基),5,7‑三氮杂‑1‑氮鎓金刚烷氯化物溶于四氢呋喃中，在室温下搅拌反应4‑6小时，后旋蒸除去四氢呋喃，并用乙醚洗涤产物3‑5次，再旋蒸除去乙醚，得到聚合型氟硅取代金刚烷基哌嗪单体；Ⅲ四丁基溴化铵掺杂八乙烯基‑POSS：将四丁基溴化铵溶于异丙醇中形成溶液，再向其中加入八乙烯基‑POSS，在室温下搅拌4‑6小时，后旋蒸除去异丙醇，得到四丁基溴化铵掺杂八乙烯基‑POSS；Ⅳ聚合物膜材料的制备：将经过步骤Ⅱ制备得到的聚合型氟硅取代金刚烷基哌嗪单体、经过步骤Ⅲ制备得到的四丁基溴化铵掺杂八乙烯基‑POSS、2‑氨基‑1‑丙烯基‑1,1,3‑三甲腈、丙烯腈、2,3,4,5,6‑五氟苯乙烯和引发剂混合，置于模具中，再将模具置于氮气或惰性气体氛围下的微波反应釜中，在60‑90℃下反应20‑30分钟，发生聚合反应，得到聚合物膜材料；Ⅴ离子交换：将经过步骤Ⅳ制备得到的聚合物膜材料浸泡在质量分数为5‑10％的KOH溶液中55‑65℃下30‑40小时进行离子交换；然后取出将膜泡在去离子水中24‑30小时，最后取出在85‑95℃的真空干燥箱中干燥18‑24小时，得到燃料电池用阴离子交换膜。