聚合型膦酸离子膜及制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115991820A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202211269108.1(51)Int.Cl.(22)申请日2022.10.17C08F214/26(2006.01)C08F214/24(2006.01)(66)本国优先权数据C08F214/28(2006.01)202111209191.92021.10.18CNC08F236/16(2006.01)(71)申请人山东东岳未来氢能材料股份有限公C08F214/22(2006.01)司C08F214/18(2006.01)地址256400山东省淄博市桓台县唐山镇C08F216/14(2006.01)东岳氟硅材料产业园区C08F230/02(2006.01)(72)发明人张永明张建宏张恒邹业成C08F234/02(2006.01)王振华刘烽刘训道苏璇C08F224/00(2006.01)丁涵B01J39/20(2006.01)C08J5/22(2006.01)(74)专利代理机构山东竹森智壤知识产权代理H01M8/1039(2016.01)有限公司37382H01M8/1069(2016.01)专利代理师邱燕燕权利要求书2页说明书8页(54)发明名称聚合型膦酸离子膜及制备方法(57)摘要本发明属于含氟高分子材料领域，提供一种聚合型膦酸离子膜及其制备方法。本发明所提供的离子膜是由聚合型膦酸树脂、多孔纤维增强层材料和助剂组成，聚合型膦酸树脂的结构为：本发明所提供的离子膜克服现有离子膜在高温条件下的低质子传导性问题，并且在高温条件下具有更高的结构稳定性、良好的机械性能，并能在更宽温度区间内实现高质子传导。本发明所提供的离子膜可用于燃料电池，电化学氢泵、电解水制氢、电解池装置，尤其是高温燃料电池中。CN115991820ACN115991820A权利要求书1/2页1.一种聚合型膦酸离子膜，其特征在于，包括聚合型膦酸树脂。2.根据权利要求1所述的聚合型膦酸离子膜，其特征在于，所述聚合型膦酸离子膜在150℃条件下的电导率不低于60mS/cm。3.根据权利要求1所述的聚合型膦酸离子膜，其特征在于，所述聚合型膦酸离子膜还包括多孔纤维增强材料和/或助剂。4.根据权利要求1‑3任意一项所述的聚合型膦酸离子膜，其特征在于，所述聚合型膦酸离树脂是有含氟烯烃单体全氟乙烯基醚膦酸酯单体、全氟乙烯基膦酸酯单体及全氟磺酰氟烯醚单体四元共聚得到聚合型膦酸前驱体聚合物后，经水解酸化后得到的，所述聚合型膦酸树脂的结构式为：式中，k为0～3的整数，f为1～4的整数，g为0～4的整数，t为0～3的整数，v为1～4的整数，a、b和c为1‑20的整数，a'、b'和c'为1‑3的整数，R为—(OCF2)m(CF2)nX，X为Cl或F；m和n为0～3的整数；x/(x+y+z)＝0.2‑0.7，y/(x+y+z)＝0.2‑0.79，z/(x+y+z)＝0.01‑0.1；优选地k＝0‑1，f＝2，g＝2，t＝0‑1，v＝2。5.根据权利要求4所述的聚合型膦酸离子膜，其特征在于，所述聚合型膦酸树脂的离子交换容量为0.5～2.5mmol/g；优选地，所述聚合型膦酸树脂的离子交换容量为0.9～1.6mmol/g；更优选地，所述聚合型膦酸树脂的离子交换容量为1.0～1.4mmol/g。6.根据权利要求3所述的聚合型膦酸离子膜，其特征在于，所述助剂包括助剂(A)和/或助剂(B)；其中助剂(A)由金属(M)和配体(L)形成的金属络合物，金属(M)和配体(L)的摩尔比为1:1‑1:10；优选地，所述金属和配体(L)的摩尔比为1:1‑1:5；所述助剂(A)中配体(L)的结构式为：其中R1，R2，R3，R4为H，OH，CH3(CH2)n1O，CH3(CH2)n1，NH2，CH2OH，C6H5，CF3(CF2)n1，CF3(CF2)nO中的一种或多种，其中n1为0‑10的整数；2CN115991820A权利要求书2/2页所述金属(M)选自金属，金属氧化物，金属盐及其任意组合；所述助剂(B)的结构式为：其中R11，R22，R33，R44为H，OH，CH3(CH2)n2O，CH3(CH2)n2，NH2，CH2OH，C6H5，CF3(CF2)n2，CF3(CF2)n2O中的一种或多种，其中n2为0‑10的整数。7.根据权利要求5所述的聚合型膦酸离子膜，其特征在于，所述聚合型膦酸离子膜中各组分的含量如下：聚合型膦酸树脂的含量为90wt％～99.9wt％，助剂的含量为0.1wt％～10wt％，其中助剂(A)的含量为0.05wt％～5wt％，助剂(B)的含量为0.05wt％～5wt％；优选地，所述聚合型膦酸树脂的含量为95wt％～99.9wt％，所述助剂的含量为0.1～5％