[发明专利]一类基于Aza-Michael加成反应合成全氟阳离子树脂及阴离子交换膜和膜电极

权利要求书

1.一类基于Aza-Michael加成反应合成的全氟阳离子树脂，结构式为：

所述式(I)结构包括A(四氟乙烯结构)单元和B(全氟阳离子)结构单元；其中，a为1～30的整数，x为50～10000；

B单元含有全氟醚基团和阳离子基团，全氟醚基团结构如式II所示：

式中m为0～10的整数，n为1～6的整数；Ar₁或Ar₂结构中至少有一个为阳离子基团。

2.根据权利要求1所述的全氟阳离子树脂，其特征在于，所述阳离子基团为结构中至少有一个(-C-C-)基团与一个或多个连接的基团，结构如式III所示；

优选的，所述阳离子基团结构选自式IV中之一：

3.根据权利要求1所述的全氟阳离子树脂，其特征在于，所述a为5～10的整数；m为0～3的整数；n为1～3的整数；

优选的，式(Ⅰ)所示全氟阳离子树脂的数均分子量为10～100万；离子交换容量为0.4～3.5mmol/g；热降解温度为265～290℃。

4.权利要求1～3任一项所述全氟阳离子树脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法选自以下方法之一：

(1)全氟磺酰胺聚合物(PFSO₂NH₂)与含一个双键的Y亲电单体试剂于有机溶剂中进行Aza-Michael一步法加成反应，可自催化进行反应或者加入催化剂进行催化反应，得到全氟阳离子树脂；所述Y亲电单体试剂中含有一个或者多个结构；

Y亲电单体试剂的结构如式V所示，其中，R₁～R₄中至少一个为含有一个或多个结构的基团，其余基团分别为-H、-OH、-CH₃、-OCH₃、-Ph(Ph代表苯环)、-OPh、-Cl、-CH₂Cl、-CH₂CH₃中的一种；

(2)全氟磺酰胺聚合物(PFSO₂NH₂)与带有双键和氯甲基基团的单体试剂YY在溶剂中进行Aza-Michael加成反应，得到氯甲基化全氟磺酰胺聚合物，然后将该氯甲基化全氟磺酰胺聚合物与带有叔氨或叔磷基团的试剂NN进行季铵化反应，合成全氟阳离子树脂，该季铵化反应可进行自催化或者加入催化剂进行催化反应；

所述YY单体试剂的结构如式VII所示，其中，M₁、M₂、M₃分别为-H、-OH、-CH₃、-OCH₃、-Ph(Ph代表苯环)、-OPh、-Cl、-CH₂Cl、-CH₂CH₃中的一种；MN为-Ph、-OPh或-(CH₂)_n-中的一种，其中20≥n≥0；X为F，Cl，Br，I中的一种；

所述NN试剂为含一个叔胺或叔磷结构的试剂，其结构通式如IX所示；