[发明专利]一种交联型阴离子膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种新型阴离子交换膜及其制备方法，所述阴离子膜由含卤甲基基团的聚合物与含有双重共振效应的二元离子化试剂交联制备而成，该类膜的离子基团具有双重共振效应使得正电荷的分布更加分散，在碱性环境下的化学稳定性更好；二元离子传导基团能够有效提高离子传导率；此外，交联能够抑制溶胀。本发明制备的阴离子膜表现出较好的化学稳定性、较高的电导率和耐溶胀性，适合在碱性燃料电池方面应用。

主权项

一种交联型阴离子膜，其特征在于：其为氯甲基化的聚合物与含有双重共振效应的二元离子化试剂交联制备而成的阴离子膜；所述聚合物为双酚A型聚砜、联苯型聚砜、聚苯醚或聚苯乙烯，所述二元离子化试剂为2‑咪唑‑1,1,3,3‑四甲基胍(GIm)；所述一种交联型阴离子膜的制备方法包括以下步骤：(1)聚合物膜主链的氯甲基化将聚合物溶于溶剂A中，在惰性气体保护下加入催化剂无水SnCl4，氯甲基甲醚作为氯甲基化试剂，55℃下反应12～36小时，将反应混合物倒入甲醇或乙醇中沉淀，干燥得到氯甲基化的聚合物；聚合物、溶剂A、氯甲基甲醚的摩尔比为1：200～240：9～10；所述溶剂A为二氯甲烷或氯仿；(2)二元离子化试剂的制备①制备Vilsmeyer salt：在惰性条件下，将四甲基脲溶于溶剂B中，加入草酰氯，在60℃下反应1～12小时，去除溶剂B得到白色粉末状固体即为V盐；所用溶剂B为二氯甲烷、甲苯或乙醚，四甲基脲、溶剂B与草酰氯的体积比为1：2～10：1～1.2；②制备二元离子化试剂：在惰性条件下，将V盐溶于溶剂C中，溶解后加入氨基化合物和三乙胺，在90℃下反应12～36小时，停止反应后在冰水浴条件下加入碱液调PH至9～14，搅拌2小时以上，萃取分离有机相，减压蒸馏除去溶剂C及萃取剂，进一步纯化得到二元离子化试剂；V盐、溶剂C、氨基化合物与三乙胺的摩尔比为1：10：1：0～1；所述溶剂C为二氯甲烷、氯仿、乙腈、乙醚或甲苯；所述的氨基化合物为2‑氨基咪唑；所述的二元离子化试剂为2‑咪唑‑1,1,3,3‑四甲基胍(GIm)；(3)聚合物膜主链的离子化将氯甲基化的聚合物加入到有机溶剂中，溶解后加入离子化试剂，在50℃反应0.5～12小时后得铸膜液；其中所述的离子化试剂为二元离子化试剂；(4)铸膜将步骤(3)得的铸膜液置于玻璃板上成膜，50℃～80℃静置12小时以上；(5)碱处理得阴离子交换膜将上述得到的膜从玻璃板表面剥离，置于碱溶液中浸渍洗去膜表面游离的离子得到交联型阴离子膜。