[发明专利]抗氧化型多甲氧基侧链二氟单体及其合成方法

说明书

本发明公开了一类抗氧化型多甲氧基侧链二氟单体及其合成方法，该单体的结构式为其中X代表OCH₃，n为1～2的整数，其是以对甲氧基苄氯为原料，历经格氏、亲核加成、氧化、脱甲基、溴代和与含有甲氧基的苯硼酸的Suzuki偶联等反应制备而成。本发明单体含有可聚合二氟基团和可功能化的甲氧基以及可以进行交联的偶酰结构，该系列单体与联苯二酚、4,4ˊ‑二氟二苯砜缩聚反应所得聚合物经过脱甲基反应、磺化反应可以制备用于燃料电池的质子交换膜。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种抗氧化型多甲氧基侧链二氟单体及其制备方法。

背景技术

燃料电池作为一种新兴的能源转换装置，具有转化效率高、环境污染小等诸多优点，质子交换膜作为燃料电池的核心部件，其性能的优劣至关重要。作为燃料电池研究的热点领域，质子交换膜相关的研究报道非常多,主要集中在磺化聚醚酮和磺化聚醚砜的制备和性能研究方面，其被认为是最有希望实用化的新型质子交换膜材料。虽然磺化聚醚酮和磺化聚醚砜具有较高的质子传导率，但是其存在电导率低、稳定性差等问题。

质子交换膜是功能性单体化合物聚合而制备得到的，聚合物按结构可分为主链型聚合物和侧链型聚合物。通过调控单体化合物或聚合物的化学结构等手段，可以改善质子交换膜的性能。目前研究的一个重要研究方向是在分子链上引入侧基，利用侧基能够局部破坏分子链的规整性,从而改善聚合物溶解性、加工性能，同时还可以赋予聚合物新的性能。相比于在主链上改性，侧链上改性的途径比在主链上改性的途径要多，而且效果也好。经过文献调研，将亲水的磺酸根通过侧链连接在疏水聚合物的骨架上，能够有效的促进磺酸根的聚集，形成宽畅的离子传输通道，有助于加速离子传导，进而提高质子交换膜的电导率。

近来有报道通过交联反应来形成磺化交联聚合物结构，提高磺化聚醚酮和磺化聚醚砜质子膜在高湿度下的力学性能、尺寸保持能力和抗氧化能力。发明人所在的研究小组前期授权的专利CN104262211A中公布了以1-(2,6-二氟苯基)-2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烷-1,2-双酮为侧链二氟单体，通过与二酚、4,4’-二氟二苯基砜的缩聚反应制备出抗氧化性能强、质子传导率高(80℃为171ms/cm，Nafion117 80℃下电导率为165ms/cm)、可交联的新型磺化聚醚砜质子交换膜材料。该单体虽然引入可交联的偶酰基团，但仅存在两个可功能化的位点，电导率依旧没有达到预期的结果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种抗氧化型多甲氧基侧链二氟单体，以及该单体的合成方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是该抗氧化型多甲氧基侧链二氟单体的结构式如下所示：

其中，X代表OCH₃，n为1～2的整数。

本发明抗氧化型多甲氧基侧链二氟单体优选式I～IX化合物中的任意一种：

上述抗氧化型多甲氧基侧链二氟单体的合成路线为：

具体合成步骤如下：

1、制备化合物a

在氮气保护下，将对甲氧基苄氯、镁粉混合搅拌，制备成格氏试剂；将格氏试剂与2,6-二氟苯腈在室温下搅拌反应3～4小时，停止反应，用盐酸水解，分离纯化产物，制备成化合物a。

2、制备化合物b

将化合物a与溴化铜在70～90℃下反应7～9小时，反应结束后，分离纯化产物，制备成化合物b。

3、制备化合物c

将化合物b在氢溴酸和醋酸的混合体系中回流反应11～14小时，反应结束后，分离纯化产物，制备成化合物c。