[发明专利]一种芳香含氟离子聚合物膜材料、其合成方法与应用

权利要求书

1.一种芳香含氟离子聚合物膜材料，其特征是：结构式为-[Ar-N(M)-SO₂-R_f-SO₂-N(M)]_n-，其中-Ar-指代芳香基团，R_f指代-C_nF_2n-或者-[CF₂CF₂]_nOCF₂CF₂-，n是1到40的整数，M指代H或者金属元素。

2.根据权利1要求所述的芳香含氟离子聚合物膜材料，其特征是：M为锂、钠、钾、镁、锌或者钙中的一种或者两种以上的混合。

3.如权利要求1所述的芳香含氟离子聚合物膜材料的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：合成活性中间体：含氟双端基磺酰氯，其分子式为ClSO₂R_fSO₂Cl，其中，R_f指代-C_nF_2n-或者-[CF₂CF₂]_nOCF₂CF₂-，n为1到40的整数；

步骤2：在缚酸剂存在条件下，将步骤1得到的活性中间体与芳香族胺类单体缩聚，得到芳香含氟磺酰胺；

聚电解质步骤3：将步骤2得到的聚合物进行氢离子交换，得到含有氢离子的离子聚合物-[Ar-NH-SO₂-R_f-SO₂-NH]_n-；

或者，将步骤2得到的聚合物进行氢离子交换，然后与金属化合物中和反应进行金属离子交换，得到含有金属离子的离子聚合物-[Ar-N(M)-SO₂-R_f-SO₂-N(M)]_n-；

步骤4：步骤3得到的离子聚合物成膜，得到芳香含氟离子聚合物膜材料。

4.如权利要求3所述的芳香含氟离子聚合物膜材料的制备方法，其特征是：所述的步骤1中，活性中间体的制备过程如下：

氮气保护下，卤端基含氟磺酰氟经过亚磺化脱卤反应得到含氟双端基亚磺酸钠盐，再经氯气氯化，得到含氟双端基磺酰氯活性中间体。

5.如权利要求3所述的芳香含氟离子聚合物膜材料的制备方法，其特征是：所述的步骤2中，缚酸剂为三乙胺、CsF、KF。

6.如权利要求3所述的芳香含氟离子聚合物膜材料的制备方法，其特征是：所述的步骤3中，M为锂、钠、钾、镁、锌、钙中的一种或者两种以上的混合。

7.如权利要求3所述的芳香含氟离子聚合物膜材料的制备方法，其特征是：所述的步骤4中，成膜方法包括凝胶复合、溶液浇铸或者熔融挤塑。

8.如权利要求1所述的芳香含氟离子聚合物膜材料在锂离子电池、燃料电池、液流电池、电渗析水处理、氯碱工业中的应用。