一种多元共聚离子交换膜及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115991818A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202211268626.1(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)发明人张永明张恒张建宏丁涵C08F234/02(2006.01)王振华邹业成刘烽马晓娟C08F224/00(2006.01)高树钢于洋洋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)专利代理师王茜权利要求书2页说明书16页(54)发明名称一种多元共聚离子交换膜及其制备方法(57)摘要本发明属于功能高分子材料的技术领域，具体的涉及一种多元共聚离子交换膜及其制备方法。该多元共聚离子交换膜所用树脂由全氟烯烃/全氟烯醚单体、全氟乙烯基醚膦酸酯单体、全氟磺酰氟短支链烯醚单体和全氟磺酰氟长支链烯醚单体四元共聚经水解酸化后所得。该多元共聚离子交换膜中同时含有膦酸结构基团、长短支链磺酸结构基团，能在高温(120℃‑150℃)低湿的环境下不仅可以具有高的质子传导率，而且能够仍具有较好的结构稳定性、良好的机械性能和化学性能。CN115991818ACN115991818A权利要求书1/2页1.一种多元共聚离子交换膜，其特征在于，该多元共聚离子交换膜所用树脂由全氟烯烃/全氟烯醚单体、全氟乙烯基醚膦酸酯单体、全氟磺酰氟短支链烯醚单体和全氟磺酰氟长支链烯醚单体四元共聚经水解酸化后所得。2.如权利要求1所述多元共聚离子交换膜，其特征在于，所述多元共聚离子交换膜所用树脂的分子结构如下式所示：式中，k为0～3的整数，f为1～4的整数；优选地，k＝1，f＝2；a、b和c为独立的1～20的整数，a'、b'和c'为独立的1～3的整数；x/(x+y+z)＝0.1～0.8，y/(x+y+z)＝0.05～0.5，z/(x+y+z)＝0.2～0.8；式中R为—(OCF2)m(CF2)nX，其中X为Cl或F；m和n为0～3的整数。3.如权利要求1所述多元共聚离子交换膜，其特征在于，所述多元共聚离子交换膜所用树脂的数均分子量为20～80万；优选的，所用树脂的数均分子量为20～60万。4.如权利要求1所述多元共聚离子交换膜，其特征在于，所述多元共聚离子交换膜还包括助剂A和/或助剂B；所述助剂A为金属M和配体L按照摩尔比1:1‑10形成的金属络合物；优选的，金属M和配体L的摩尔比为1:1‑5；其中金属M为CeO2、CePO4、Ce(NO3)3·6H2O、Ce(SO4)2、Ce(OH)4、Ce2(CO3)3·xH2O、(NH4)2Ce(NO3)6、Ce(CH3COO)3·xH2O；MnO、MnO2、Mn2O3、MnSO4、MnCl2、Mn(NO3)2或Mn(CH3COO)2·4H2O中的一种或几种；配体L的结构式为：该式中的R1、R2、R3、R4独立的选自H，OH，CH3(CH2)nO，CH3(CH2)n，NH2，CH2OH，C6H5，CF3(CF2)n或CF3(CF2)nO中的一种，其中n为0‑10的整数；2CN115991818A权利要求书2/2页所述助剂B的结构式为：该式中的R11、R22、R33、R44独立的选自H，OH，CH3(CH2)nO，CH3(CH2)n，NH2，CH2OH，C6H5，CF3(CF2)n或CF3(CF2)nO中的一种，其中n为0‑10的整数。5.如权利要求4所述多元共聚离子交换膜，其特征在于，所述多元共聚离子交换膜中包括助剂A和助剂B，其中助剂A在离子交换膜中的含量为0.01wt％～3wt％，助剂B在离子交换膜中的含量为0.01wt％～2wt％。6.如权利要求1‑5任一项所述的多元共聚离子交换膜，其特征在于，该多元共聚离子交换膜的离子交换容量为1.0～2.5mmol/g；优选的，1.0～1.6mmol/g；更优选的，1.0～1.4mmol/g。7.一种权利要求1‑6任一项所述的多元共聚离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将所用树脂溶解于溶剂中制成分散液，在分散液中加入助剂A和/或助剂B，