[发明专利]一种用于燃料电池的交联型固体电解质离子交换膜及制备方法

权利要求书

1.一种用于燃料电池的交联型固体电解质离子交换膜，其特征在于，可按以下过程制备：

1).N-取代含双键氮杂环单体的聚合：在无水乙醇中将N-取代含双键的氮杂环单体溶解，加入重结晶的引发剂偶氮二异丁腈，通入氮气30min，去除体系中的氧气，磁力搅拌均匀后，加热至65℃-75℃，在氮气保护下冷凝回流，反应16-24小时，将反应混合液倒入石油醚中析出聚合物，再溶解聚合物再析出，真空烘干得含氮杂环的聚合物；

2).聚合物的季铵化：在溶剂中将1)得到的聚合物超声分散溶解，加入一定量的一卤代直链醇类，加入微量的碘化钠，通入氮气30min，去除体系中的氧气，磁力搅拌均匀后，50℃-65℃下，氮气保护下冷凝回流，反应进行36-50小时，使之在聚合物N上发生季铵化，蒸干溶剂，得到固体物质聚离子液体；

3).共混铸膜溶液的制备：于混合溶剂（二甲基亚砜和纯水等质量比）中加入上述步骤2)的聚离子液体固体物质，升温至60℃-80℃，超声分散使之溶胀溶解后，向其中加入一定比例的聚乙烯醇PVA，磁力搅拌使其溶胀溶解，混合均匀；

4).交联成膜：取适量步骤3)混合液于烧瓶中，加入5%-10%的戊二醛溶液，3-10滴稀盐酸，磁力搅拌10-15min，后混合液平铺于玻璃盘上，放入30-40℃的烘箱中，反应4-8小时，放入60-100℃的真空烘箱中60-80小时烘干溶剂，得到交联型阴离子交换膜，剥离出来，置于室温1M氢氧化钠溶液中浸泡24-48h，得到氢氧型交联型阴离子交换膜。

2.根据权利要求1所述的聚合物电解质离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的N-取代含双键的氮杂环单体，为N-乙烯基咪唑、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或二种以上混合物。

3.根据权利要求1所述的聚合物电解质离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的含双键的氮杂环单体、无水乙醇、偶氮二异丁腈的质量比为1:(4-10):(0.005-0.01)。

4.根据权利要求1所述的聚合物电解质离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的溶剂为甲醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种。

5.根据权利要求1所述的聚合物电解质离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的一卤代直链醇类结构简式为Br-(CH₂)n-OH，其中n=2-6。

6.根据权利要求1所述的聚合物电解质离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述聚合物（重复单元）、一卤代醇、碘化钠物质的量比为1:(0.1-5):(0.002-0.01)。

7.根据权利要求1所述的聚合物电解质离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述聚离子液体固体、聚乙烯醇、混合溶剂质量比为1:(0.2-5):(10-20)。

8.根据权利要求1所述的聚合物电解质离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述加入5%-10%的戊二醛溶液质量为0.5-2g。

9.根据权利要求1-8所述的聚合物电解质离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述的交联方法是聚离子液体与聚乙烯醇的羟基之间化学交联。