專利名稱：強堿性聚芳醚離聚物及其制備和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及堿性燃料電池用陰離子交換膜材料，特別涉及聚芳醚離聚物及其制備方法以及它們在堿性燃料電池的陰離子交換膜中應用。
背景技術：
燃料電池技術因其低污染、高能源轉換效率，成為近年來最受矚目的新能源技術。以美國Dupont公司研發(fā)的全氟骨架的磺酸離子交換膜(Nafion)為代表的一類質子交換膜以其優(yōu)異的電化學性能以及良好的導質子性能，廣泛應用于質子交換膜燃料電池(PEMFC)。然而全氟質子交換膜價格昂貴，阻醇性能較差，昂貴金屬Pt催化劑和極板材料，以及催化劑易中毒等因素都大大的阻礙了質子交換膜燃料電池(PEMFC)的大規(guī)模商業(yè)化。
堿性燃料電池由于在堿性環(huán)境中工作，避免了一些質子交換膜燃料電池的缺陷。譬如，燃料電池所使用的燃料(H2或CH3OH等)在堿性條件下更容易被氧化，因此可以采用廉價的非Pt催化劑如Ag、Fe、Ni、Co等,一方面降低了燃料電池的成本，同時也避免了 Pt催化劑的中毒問題。此外多數材料在堿性環(huán)境下的耐腐蝕性能遠遠優(yōu)于在酸性環(huán)境下的耐腐蝕性能，而且在堿性體系下，OF由陰極向陽極移動，也極大減輕了以醇作燃料時的滲透問題。聚芳醚具有很好的熱穩(wěn)定性、機械性能、耐腐蝕性能，是制備堿性陰離子交換膜的優(yōu)良母體材料?，F已報道的聚芳醚陰離子交換膜材料制備復雜，價格高，且膜在堿性環(huán)境中穩(wěn)定性不好，離子電導率不高。
發(fā)明內容
為了克服現有技術的上述不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種聚芳醚離聚物，該離聚物具有高阻醇性，良好的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機械性能，高離子交換容量，高離子電導率的優(yōu)點。本發(fā)明的目的之二在于提供上述聚芳醚離聚物的制備方法。本發(fā)明的目的之三在于提供上述聚芳醚離聚物的應用。本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現強堿性聚芳醚離聚物，具有以下結構
RR
r RxIr Rx/RI
-r^]」0 0.5n L」0 0.5n
VV
RR其中，n 為 30 170 的任一整數；R 為 H、CH2+N(CH3)3—OH、CH2+N(C2H5)3—OH權利要求
1.強堿性聚芳醚離聚物，其特征在于，具有以下結構
2.如權利要求I所述強堿性聚芳醚離聚物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (I)聚芳醚的氯甲基化將聚芳醚溶解在極性溶劑中，然后按聚芳醚氯化鋅氯甲醚的摩爾比為I : (I 3) (40 60)加入氯化鋅和氯甲醚，在40 60°C，反應24 48h，將反應液用硅藻土過濾后倒入甲醇中，形成絮狀沉淀；絮狀沉淀經過濾后，用甲醇洗滌沉淀數次，再經真空干燥得到氯甲基化聚芳醚； 所述聚芳醚具有如下結構
3.根據權利要求2所述的強堿性聚芳醚離聚物的制備方法，其特征在于，所述極性溶劑為四氯乙烷、N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、二甲基亞砜中的任意一種。
4.根據權利要求2所述的強堿性聚芳醚離聚物的制備方法，其特征在于，所述堿溶液為KOH溶液或NaOH溶液。
5.根據權利要求2所述的強堿性聚芳醚離聚物的制備方法，其特征在于，所述季銨化試劑為三甲胺水溶液，三乙胺水溶液，I-甲基咪唑，I，2- 二甲基咪唑中的任意一種。
6.根據權利要求2所述的強堿性聚芳醚離聚物的制備方法，其特征在于，所述聚芳醚由以下方法制備 將二(4，4’-羥基苯基)二苯基甲烷、具有Ar1結構的含氯或者含氟芳香單體、具有Ar2結構的含氯或者含氟芳香單體按I : O. 5 : O. 5的摩爾比投料，以N，N-二甲基乙酰胺、環(huán)丁砜或N-甲基吡咯烷酮為溶劑，甲苯為帶水劑，先在140 150°C反應4h，然后升溫至170 180°C反應4 18h后，將反應液冷卻至室溫，滴至含有鹽酸的甲醇溶液中，得到白色絮狀沉淀，即為聚芳醚。
7.如權利要求I所述強堿性聚芳醚離聚物用于制備堿性燃料電池的陰離子交換膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種強堿性聚芳醚離聚物及其制備方法和應用。該類強堿性聚芳醚離聚物由基于二(4，4’-羥基苯基)二苯基甲烷與具有Ar1、Ar2結構的含氯或者含氟芳香單體聚合而成的一類聚芳醚經氯甲基化，季銨鹽化、堿化一系列功能化工藝得到。堿性陰離子交換膜由基于氯甲基化的聚芳醚溶液澆鑄成膜經季銨鹽化、堿化一系列功能化工藝得到。所得的堿性陰離子交換膜對甲醇具有良好的阻隔作用、物理化學性質良好，熱穩(wěn)定性高，在高溫時有較好的導電率，克服了現有聚芳醚類陰離子交換膜性質不穩(wěn)定，離子電導率低的特點，適用于燃料電池堿性離子交換膜，具有廣闊的應用前景。
文檔編號C08G65/48GK102702507SQ20121012890
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權日2012年4月27日
發(fā)明者余英鳳, 劉群方, 李秀華 申請人:華南理工大學