[发明专利]交联型杂环聚芳醚碱性电解质膜及其制备方法

权利要求书

1.一种交联型杂环聚芳醚碱性电解质膜，通过氯甲基化或卤代酰基化反应引入活化卤原子制得卤代杂环聚芳醚，然后用复合铵化剂进行铵化交联反应，制膜，再转入碱液进行碱化反应，得到交联型杂环聚芳醚碱性电解质膜；其特征在于，杂环聚芳醚碱性电解质膜的化学结构通式I如下：

其中，Ar₁的结构如下：

其中，Ar₂的结构如下：

其中，Y为羰基(-CO-)、砜基(-SO₂-)或化学键；R为-CO-CH₂-或-CH₂-；当Y为化学键时，R₄-R₁₁为F原子，除此以外，R₄-R₁₁为H原子；G为低级胺、多胺或氮杂环类化合物等生成的季铵基团，G’为低级胺、多胺或氮杂环类化合物等生成的季铵基团，且部分季铵基团在分子链间发生交联反应；

其中，m是正数，n为零或正数，p为零或正数。

2.根据权利要求1所述的交联型杂环聚芳醚碱性电解质膜，其特征在于，所述膜以含二氮杂萘酮联苯结构聚醚酮(PPEK)、聚醚酮酮(PPEKK)、聚醚砜(PPES)、聚醚砜酮(PPESK)、聚醚腈酮(PPENK)、聚醚腈酮酮(PPENKK)、含二氮杂萘酮联苯和全氟联苯结构聚芳醚(F-PPE)或其共聚物作载体树脂。

3.根据权利要求1或2所述交联型杂环聚芳醚碱性电解质膜的制备方法，通过氯甲基化或卤代酰基化反应引入活化卤原子制得卤代杂环聚芳醚，然后用复合铵化剂进行铵化交联反应，制膜，再转入碱液进行碱化反应，得到交联型杂环聚芳醚碱性电解质膜；其特征在于如下步骤，

将卤代杂环聚芳醚溶解于极性挥发性溶剂或混合极性挥发性溶剂中，配制成5％～30％的铸膜液，加入复合铵化剂中的一种，于10～100℃恒温搅拌1～24h，静置过夜；涂膜，在40～100℃下烘4～36h；将其浸入另一种复合铵化剂中，10～100℃水浴铵化6～72h；再浸泡于碱液中进行碱化处理，用去离子水充分洗涤，干燥，即得交联型碱性电解质膜；

所述极性挥发性溶剂包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、氯仿或二氯乙烷。

4.根据权利要求1或2所述交联型杂环聚芳醚碱性电解质膜的制备方法，通过氯甲基化或卤代酰基化反应引入活化卤原子制得活性卤代杂环聚芳醚，然后用复合铵化剂进行铵化交联反应，制膜，再转入碱液进行碱化反应，得到交联型杂环聚芳醚碱性电解质膜；其特征在于如下步骤，

将卤代杂环聚芳醚溶解于极性挥发性溶剂或混合极性挥发性溶剂中，配制成4％～30％的铸膜液，加入复合铵化剂中的一种，于10～100℃恒温搅拌1～24h；再加入另一种复合铵化剂，10～100℃水浴铵化6～72h；静置过夜，涂膜；铵化处理后的膜浸泡于碱液中24h，取出用去离子水充分洗涤，干燥，即得交联型碱性电解质膜；

所述极性挥发性溶剂包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、氯仿或二氯乙烷。

5.根据权利要求3所述的杂环聚芳醚碱性电解质膜，其特征在于，所述碱液为NaOH溶液或KOH溶液；所述制膜为浇铸成膜、涂覆成膜或流涎成膜。

6.根据权利要求4所述的杂环聚芳醚碱性电解质膜，其特征在于，所述碱液为NaOH溶液或KOH溶液；所述制膜为浇铸成膜、涂覆成膜或流涎成膜。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述复合铵化剂包括低级胺、长链二胺、多胺或氮杂环类化合物；长链二胺结构式：(R₁)₂N-(CH₂)_n-N(R₂)₂；其中，R₁是甲基、乙基、丙基或异丙基，R₂是甲基、乙基、丙基或异丙基，n是等于1-18的整数。