[发明专利]一种含二氮螺环季铵盐交联型阴离子交换膜材料、其制备方法及其应用

权利要求书

1.一种含二氮螺环季铵盐交联型阴离子交换膜材料，其特征在于，其通式为：

其中，x，y为取代度，0＜x≤100，0＜y≤100；

R₁，R₂为全碳链或含醚氧键的碳链，长度为1~12个碳原子；

所述聚合物骨架A和聚合物骨架B为聚苯醚、聚苯乙烯、聚苯、聚砜、聚醚醚酮、聚(苯乙烯-b-异丁烯-b-苯乙烯)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或联苯型聚砜。

2.一种如权利要求1所述含二氮螺环季铵盐交联型阴离子交换膜材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

（1）通过氯甲基化、溴甲基化、锂化学、格氏反应或傅克酰基化后还原，使聚合物骨架修饰上取代度为x或y的氯甲基、溴甲基或者是含有氯甲基和溴甲基的烷基链，得到含有卤代甲基基团的聚合物；

（2）将步骤（1）制得的含有卤代甲基基团的聚合物溶解在有机溶剂中，配成质量分数为3%~6%的聚合物溶液；

（3）向聚合物溶液中加入二氮螺环季铵盐交联试剂，在室温下搅拌24~48h，得到铸膜液；

（4）将铸膜液倒入玻璃平板模具中，在30~100℃下干燥24~48h，然后在50~60℃真空干燥箱中干燥24h；溶剂完全蒸发后，将平板玻璃模具浸入去离子水中，直至膜材料与平板玻璃模具分离，得到含二氮螺环季铵盐交联型阴离子交换膜材料；

所述二氮螺环季铵盐交联试剂为3,12-二氮杂-6,9-二胺二螺[5.2.5.2]十六烷二氯化物。

3.一种如权利要求2所述含二氮螺环季铵盐交联型阴离子交换膜材料的制备方法，其特征在于，其还包括：

（5）将步骤（4）制备的含二氮螺环季铵盐交联型阴离子交换膜材料在30~50℃下浸泡于0.1-1mol/L碱性溶液中24~48h，然后使用去离子水冲洗4次以上，得到含二氮螺环季铵盐结构的交联型碱性阴离子交换膜材料。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯乙烷、环丁砜、二苯砜、二苯醚、吡、四氢呋喃或氯仿中的一种以上。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述铸膜液中聚合物的质量分数为1％-10％。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述二氮螺环季铵盐交联试剂与含有卤代甲基基团的聚合物中的氯甲基、溴甲基或者是含有氯甲基、溴甲基的烷基链的摩尔比为3∶1~10∶1。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液。

8.一种权利要求2-7任一项所述的制备方法制得的含二氮螺环季铵盐结构的交联型碱性阴离子交换膜材料在碱性氢氧燃料电池中的应用。