[发明专利]一种复合型碱性聚合物电解质膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种复合型碱性聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）氯甲基化含聚苯乙烯结构主链聚合物的制备

于有机溶剂A中加入含聚苯乙烯结构主链的聚合物，将其溶解，然后依次加入催化剂和氯甲基化试剂，反应后用溶剂B析出，用溶剂B洗涤2次以上，干燥得到氯甲基化聚合物m；

（2）将步骤（1）中制备的氯甲基化聚合物m溶于有机溶剂C中，得到聚合物溶液；不带电荷和带负电荷的聚合物统称为a；将聚合物a溶于溶剂D中；将m和a的溶液分别灌装于带针头的注射器中，平行固定在电纺丝机器的支架上，然后采用电纺丝技术，将m和a聚合物同时纺在一滚轮上，制备出未官能团化复合型碱性聚合物纤维多孔膜；

官能团化复合型碱性聚合物纤维多孔膜的制备：是将上述制备的未官能团化复合型纤维多孔膜置于胺、咪唑类化合物、DABCO或胍中的一种或者二种以上的溶液中浸泡，然后用去离子水充分洗涤，得到氯型官能团化复合型碱性聚合物纤维多孔膜；

或，将步骤（1）中制备的氯甲基化聚合物m溶于有机溶剂C中，加入胺、咪唑类化合物、DABCO或胍中的一种或者二种以上，反应得到官能团化聚合物溶液；不带电荷和带负电荷的聚合物统称为a；然后将聚合物a溶于溶剂D中；将两种聚合物溶液分别灌装于带针头的注射器中，平行固定在电纺丝机器的支架上，然后采用电纺丝技术，以一定的推进速度将两种聚合物同时纺在具一滚轮上，制备出官能团化复合型碱性聚合物纤维多孔膜；所述的胺为三甲胺、三乙胺；

（3）致密复合型碱性聚合物电解质膜的制备

将步骤（2）中制备的官能团化复合型碱性聚合物纤维多孔膜进行热压或浸泡溶剂E处理，得到均匀致密电解质隔膜；用去离子水充分洗涤后得到致密氯型复合型碱性聚合物电解质膜；

或，氢氧型复合型碱性聚合物电解质膜的制备：

将上述所得的均匀致密的电解质隔膜置于氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液中浸泡，得到氢氧型复合型碱性聚合物电解质膜。

2.一种权利要求1所述制备的复合型碱性聚合物电解质膜中包括三种聚合物；其中，必须包含一种带正电荷官能团聚苯乙烯结构主链聚合物，另两种聚合物为不带电荷和带负电荷的聚合物；

不带电荷的聚合物为聚偏氟乙烯、聚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯并咪唑中的一种；

带负电荷的官能团为羧酸、磺酸、磷酸根中的一种；带磺酸根的聚合物主链为带侧链的全氟聚合物、偏氟聚合物、聚醚酮、聚醚砜、聚苯醚中的一种；带羧酸的聚合物主链为聚丙烯；带磷酸的聚合物主链为聚乙烯。

3.按照权利要求2所述制备的复合型碱性聚合物电解质膜,其特征在于：带正电荷官能团的聚合物与不带电荷和带负电荷的聚合物的质量比为5:1-1:2。

4.按照权利要求1所述复合型碱性聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：

步骤（1）中所述含聚苯乙烯结构主链聚合物为聚苯乙烯或聚（苯乙烯-乙烯-丁烯）嵌段共聚物；

步骤（1）中所述溶剂A为质量分数为95-98%的浓硫酸、四氯化碳、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、四氯乙烷中的一种或两种以上；所述溶剂B为水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、丙酮中的一种或两种以上；

步骤（1）所述催化剂为无水四氯化锡、氯化锌、三氟乙酸、浓硫酸、三氯化磷中的一种或两种以上；所述氯甲基化试剂为氯甲基乙醚、氯甲基丁醚、氯甲基己醚、氯甲基辛醚、1,4-二氯甲氧基丁烷中的一种或两种以上；

步骤（1）中所述氯甲基化聚合物m的质量与溶剂A的体积的比为1:15-1:60 g/mL；所述氯甲基化聚合物m与催化剂的质量比为2:1-1:10；所述氯甲基化聚合物m与氯甲基化试剂的质量比为2:1-1:10；

步骤（1）所述的溶解温度20-80 ^oC；步骤（1）中所述反应温度20-80 ^oC；步骤（1）所述反应时间4 h。