一种超支化阴离子交换膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108899567A(43)申请公布日2018.11.27(21)申请号201810796759.3(22)申请日2018.07.19(71)申请人安徽大学地址230601安徽省合肥市蜀山区经开区九龙路111号(72)发明人葛倩倩张青代志林李治沈翔宇杨斌钱家盛(74)专利代理机构北京隆源天恒知识产权代理事务所(普通合伙)11473代理人闫冬(51)Int.Cl.H01M8/1041(2016.01)H01M8/1067(2016.01)H01M8/1072(2016.01)H01M8/1081(2016.01)权利要求书1页说明书10页附图3页(54)发明名称一种超支化阴离子交换膜及其制备方法(57)摘要本发明公开一种超支化阴离子交换膜及其制备方法，所述超支化阴离子交换膜的制备步骤包括：步骤S1，采用原子转移自由基聚合技术合成超支化寡聚物；步骤S2，两步法合成大分子季铵化试剂聚N,N-二甲氨基乙烯基苯；步骤S3，所述超支化寡聚物与所述季铵化试剂进行门秀金反应，即制得所述超支化阴离子交换膜。本发明制备的所述超支化阴离子交换膜具有清晰的微相分离结构，兼顾高离子电导率与高耐溶胀性能，且分子结构可设计性强；另外，制备方法简单、成本低。CN108899567ACN108899567A权利要求书1/1页1.一种超支化阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，其步骤包括：步骤S1，采用原子转移自由基聚合技术合成超支化寡聚物；步骤S2，两步法合成大分子季铵化试剂聚N,N-二甲氨基乙烯基苯；步骤S3，所述超支化寡聚物与所述季铵化试剂进行门秀金反应，即制得所述超支化阴离子交换膜。2.如权利要求1所述的超支化阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述聚N,N-二甲氨基乙烯基苯的合成步骤具体如下：步骤S2-1，合成单体N,N-二甲氨基乙烯基苯；步骤S2-2，所述N,N-二甲氨基乙烯基苯在自由基引发剂的作用下经聚合反应得到所述聚N,N-二甲氨基乙烯基苯。3.如权利要求2所述的超支化阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述N,N-二甲氨基乙烯基苯是由4-氯甲基苯乙烯与过量的二甲胺水溶液在25℃～50℃下反应3h～12h得到的。4.如权利要求2所述的超支化阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述自由基引发剂与所述N,N-二甲氨基乙烯基苯的摩尔比为0.5：0.1～1。5.如权利要求4所述的超支化阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述自由基引发剂包括偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。6.如权利要求3-5任一项所述的超支化阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述超支化寡聚物是在隔绝空气状态下，以所述4-氯甲基苯乙烯为单体兼引发剂，加入CuCl、2,2’-联吡啶及有机溶剂氯代苯经原子转移自由基聚合反应得到的。7.如权利要求6所述的超支化阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述4-氯甲基苯乙烯、所述CuX、所述2,2’-联吡啶及所述氯代苯的摩尔比为1:0.01～0.3:0.02～0.6：2.5～4。8.如权利要求1-5任一项所述的超支化阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中所述超支化寡聚物与所述季铵化试剂的反应摩尔比为1：1～3。9.如权利要求8所述的超支化阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，将所述超支化寡聚物与所述季铵化试剂反应得到的膜浸泡于0.5M～2M的三甲胺水溶液中24h～48h，即得到所述超支化阴离子交换膜。10.一种采用如权利要求1-9任一项所述的超支化阴离子交换膜的制备方法制得的超支化阴离子交换膜。2CN108899567A说明书1/10页一种超支化阴离子交换膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及燃料电池膜材料领域，具体涉及一种超支化阴离子交换膜及其制备方法。背景技术[0002]目前世界能源问题日益突出，燃料电池作为一种清洁能源得到广泛应用，碱性阴离子交换膜是膜燃料电池的核心组件，具有传导离子和阻隔燃料的双重作用，其性能好坏直接影响燃料电池的性能与寿命，经过近年来的不断发展，阴离子交换膜依然面临着膜的离子电导率与耐水溶胀性难以兼顾的矛盾问题，而构建清晰的微相分离形貌和离子通道对解决该矛盾至关重要，传统的方法多是采用增加链的运动性来引导、调控微相分离，但是芳香主链的刚性极大地限制了其运动性，进而抑制微相分离形貌的形成，影响阴离子膜的工作性能。[0003]鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。发明内容[0004]为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种超支化阴离子交换膜的制备方法，其步骤包括：[0005]步骤S1，采用原子转移自由基聚合技术合成超支化寡聚物；[0006]步骤S2，两步法合成大分子季铵化试剂聚N,N-二甲氨基乙烯基苯；