[发明专利]一种2-甲基-3-烷基咪唑鎓盐聚芳醚梳型聚合物及其制备与应用

权利要求书

1.一种2-甲基-3-烷基咪唑鎓盐聚芳醚梳型聚合物，其特征在于，所述聚芳醚 梳型聚合物具有式I所示的结构：

其中，n为聚合度，1≤n≤400；m为0到15的整数；R₁为CH₃或

Ar₁具有式1～式7所示的基团中的一种或多种：

2.一种2-甲基-3-烷基咪唑鎓盐聚芳醚梳型聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)溴甲基化：将四甲基联苯二酚型聚芳醚溶解在极性溶剂中，加入N-溴代 琥珀酰亚胺和过氧化苯甲酰，加热反应，冷却后出料于丙酮中，粉碎、过滤、洗涤、 干燥，得到溴甲基化聚芳醚；

(2)1-烷基-2-甲基咪唑的制备：将2-甲基咪唑、溴代烷烃与缚酸剂溶于极性 溶剂中，加热反应，冷却至室温，过滤掉沉淀，旋蒸出大量溶剂，得到油状粗产品。 再将其溶于二氯甲烷，水洗四次，分液，用无水硫酸镁干燥，过滤制得；

(3)将步骤(1)制得的溴甲基化聚芳醚与步骤(2)制得的1-烷基-2-甲基咪 唑溶解于极性溶剂中，加热反应，冷却后出料于丙酮中，粉碎、过滤、洗涤、干燥， 制得溴型2-甲基-3-烷基咪唑鎓盐聚芳醚梳型聚合物。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，步骤(1)所述四甲基联苯二酚型 聚芳醚具有式II所示结构：

其中，n为聚合度，1≤n≤400；Ar₂具有式8～式14所示的基团中的一种或多 种：

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)所述极性溶 剂为氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯 烷酮、环丁砜或二甲基亚砜中的一种或两种混合溶剂。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中所用四甲 基联苯二酚型聚芳醚、N-溴代琥珀酰亚胺和过氧化苯甲酰的摩尔比为1：(1～4)： (0.1～0.4)，所制备的溴甲基化聚芳醚的溴化度优选为1.0～2.0；

所述加热反应的优选条件是70～85℃反应12～48h。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述加热反应在惰性气氛保 护下进行。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)所述溴代烷 烃包含一切链长的溴代烷烃，从原料易得性的角度考虑，所述溴代烷烃为溴代乙烷、 溴代丙烷、溴代正丁烷、溴代正戊烷、溴代正己烷、溴代正庚烷、溴代正辛烷、溴 代正壬烷、溴代正癸烷、溴代十一烷、溴代十二烷、溴代十三烷、溴代十四烷、溴 代十五烷、溴代十六烷；

所述极性溶剂为乙腈、氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲 基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或两种；

所述加热反应的条件是60～80℃反应6～12h。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)所用溴甲基 化聚芳醚与1-烷基-2-甲基咪唑的摩尔比由溴甲基化聚芳醚的溴化度确定，采用等摩 尔比投料；

所述极性溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、 环丁砜或二甲基亚砜中的一种或两种混合溶剂；

所述加热反应的条件是25～70℃反应8～24h。

9.一种阴离子交换膜，其特征在于，由权利要求1所述的任一种聚芳醚梳型聚 合物制备而成。

10.由权利要求9所述的阴离子交换膜在制备碱性燃料电池的碱性阴离子交换 膜中的应用。