[发明专利]一种含氟苯甲醛-芳烃聚合物及其电解质、离子交换膜的制备方法及应用

权利要求书

1.一种含氟苯甲醛-芳烃聚合物，其特征在于，所述的含氟苯甲醛-芳烃聚合物由五氟苯甲醛、N甲基-4-哌啶酮和芳烃单体共聚合得到，含有如通式(Ⅰ)所示的结构单元：

其中，x，y是大于等于1的正整数；

A₁和A₂可以相同或不同，A₁和A₂的结构如下：

2.权利要求1所述的一种含氟苯甲醛-芳烃聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将五氟苯甲醛、N甲基-4-哌啶酮和芳烃单体溶解在溶剂A中，加入三氟甲磺酸和三氟乙酸，在冰浴下反应1-10h，缓慢升至室温反应5-48h，至聚合反应体系粘度较大，获得反应液；将反应液倒入过量的去离子水中，用去离子水反复洗涤至中性，过滤，得到聚合物；然后，将聚合物重新在溶剂D中溶解，得到溶解液；将溶解液倒入沉淀剂E1中析出，过滤，得到纤维状的含氟苯甲醛-芳烃聚合物Ⅰ；

所述溶剂A是二氯乙烷、二氯甲烷中的一种或两种混合；

所述溶剂D是N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醇中一种或两种以上混合；

所述沉淀剂E1是乙醇、甲醇、乙醚、丙酮、去离子水中一种或两种以上混合；

所述五氟苯甲醛和N甲基-4-哌啶酮的总摩尔数与芳烃单体的摩尔数的比为(1-1.5)：1；所述五氟苯甲醛占五氟苯甲醛和N甲基-4-哌啶酮的总摩尔数比为(0.05-0.5)；

所述五氟苯甲醛、N甲基-4-哌啶酮和芳烃单体在溶剂A中总的质量体积浓度是15-50wt％；

所述三氟甲磺酸的摩尔量与五氟苯甲醛和N-甲基-4-哌啶酮的总摩尔量的比为(2～20):1；

所述三氟乙酸的摩尔量与五氟苯甲醛和N-甲基-4-哌啶酮的总摩尔量的比为(0～2):1；

所述三氟甲磺酸与三氟乙酸的摩尔比是(15:1)～(1:0)。

3.一种含氟苯甲醛-芳烃聚合物用于制备电解质溶液的方法，采用权利要求2的方法制备得到含氟苯甲醛-芳烃聚合物，其特征在于，步骤如下：

步骤一，铵化含氟苯甲醛-芳烃聚合物Ⅱ的合成

将含氟苯甲醛-芳烃聚合物Ⅰ在溶剂D中室温搅拌或加热溶解，配制成1-20wt％的溶液；加入催化剂M，以及碘甲烷或溴代己基铵盐，其中，碘甲烷或溴代己基铵盐与聚合物Ⅰ的摩尔比为(1～20)：1，在40-100℃下反应12-80h；反应结束，将反应液倒入沉淀剂E2中，过滤，用洗涤液洗净固体产物，干燥产物，得到铵化含氟苯甲醛-芳烃聚合物Ⅱ；

步骤二，电解质溶液的制备

将步骤一制备的干燥的铵化含氟苯甲醛-芳烃聚合物Ⅱ加入到溶剂H中搅拌溶解，得到1～10wt％溶液，过滤，脱泡，得到透明的电解质溶液；

其中，铵化含氟苯甲醛-芳烃聚合物含有通式Ⅱ所示的结构单元：

其中，x，y是大于等于1的正整数，m取值0或6；R^-是反离子，为Br^-或OH^-离子；

A₁和A₂可以相同或不同，A₁和A₂的结构如下：

当结构式Ⅱ中m＝0时，G是甲基-CH₃；

当结构式Ⅱ中m＝6时，G为以下结构中的一种：

所述溶剂D是N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醇中一种或两种以上混合；

所述溶剂H是N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、无水甲醇、无水乙醇、四氢呋喃、异丙醇、去离子水中一种或两种以上混合；

所述催化剂M是无水氢氧化钠、无水氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、无水碳酸钠、无水碳酸钾中的一种或两种以上混合；其中，催化剂M与含氟苯甲醛-芳烃聚合物Ⅰ的摩尔比是(1：1)～(4：1)；

所述沉淀剂E2是乙醇、甲醇、无水乙醚、环己烷、乙酸乙酯、丙酮、去离子水中一种或两种以上混合；

所述洗涤液是甲醇、乙醇、无水乙醚、环己烷、乙酸乙酯、丙酮、去离子水中一种或两种以上混合。