【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高分子材料，具體屬于一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物、陰離子交換膜、方法及應用。
技術介紹
1、陰離子交換膜是一種能夠選擇性地傳導陰離子的膜材料，在電解水制氫、堿性燃料電池、液流電池和電滲析器等電化學裝置中具有廣泛的應用前景。然而，目前市場上綜合性能優異的陰離子交換膜相對較少，特別是在耐堿穩定性方面難以滿足實際應用的需求。因此，開發一種具有高離子傳導率和優異耐堿穩定性的陰離子交換膜成為當前研究的熱點。
2、為了滿足上述需求，研究者們不斷探索新的陰離子交換膜材料。其中，一種理想的陰離子交換膜材料應具備高化學穩定性，以在強堿性環境下長時間穩定運行。同時，該材料還應具有優異的離子電導率，以確保電化學裝置的高效運行。
3、盡管已有一些現有的陰離子交換膜制備技術取得了一定的進展，如某些專利公開的陰離子交換聚合物及其制備方法和應用，但這些技術制備得到的陰離子交換膜在化學穩定性方面仍有待提高。特別是在實際電堆的裝配過程中，對膜材料的耐堿穩定性提出了更高的要求。因此，未來的研究需要繼續探索新的陰離子交換膜材料，以進一步提高其綜合性能，滿足電化學裝置的實際應用需求。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中存在的問題，本專利技術提供一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物、陰離子交換膜、方法及應用，通過在聚合物骨架結構中引入高耐堿性的陽離子基團，在保持陰離子交換膜高離子傳導率的同時，提高了耐堿穩定性。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、
4、其中，a部分為芳基基團，x的取值范圍為50~100。
5、進一步的，所述芳基為聯苯、對三聯苯、間三聯苯、二苯乙烷、9,9-二甲基芴中的一種或幾種。
6、進一步的，所述x的取值范圍為85~100。
7、進一步的，x-為oh-或者鹵族陰離子或?hco3?。
8、本專利技術還提供一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物的制備方法，具體步驟如下：
9、將芳基化合物、3-奎寧環酮鹽酸鹽或3-奎寧環酮、三氟苯乙酮在溶劑中混合，在0℃條件下，加入路易斯酸催化反應，除去多余反應物，得到中間聚合物；
10、將中間聚合物、碳酸鉀、碘甲烷在溶劑中混合，室溫下反應，得到混合物4；
11、將混合物4倒入乙酸乙酯中沉淀得到沉淀，洗滌沉淀得到陰離子交換聚合物。
12、進一步的，陰離子交換聚合物的結構式結構通式如下：
13、
14、其中，a部分為芳基基團，所述芳基為聯苯、對三聯苯、間三聯苯、二苯乙烷、9,9-二甲基芴中的一種或幾種；x根據3-奎寧環酮鹽酸鹽或3-奎寧環酮和三氟苯乙酮的摩爾比確定，取值范圍為50~100。
15、本專利技術還提供一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換膜，上述陰離子交換聚合物制備。
16、進一步的，將固含量1wt%-40wt%陰離子交換聚合物溶液置于模具中靜置烘干成膜，脫模后在離子交換溶液中浸泡得到所需陰離子的陰離子交換膜。
17、進一步的，所述離子交換溶液為含有oh-、鹵族陰離子或?hco3?的溶液。
18、本專利技術還提供一種電化學裝置，采用上述一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換膜。
19、與現有技術相比，本專利技術至少具有以下有益效果：
20、本專利技術提供一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物，通過在聚合物骨架結構中引入高耐堿性的陽離子基團（3-奎寧環酮鹽酸鹽或3-奎寧環酮），顯著提高了聚合物的耐堿穩定性，使其能夠在高堿性環境中長時間穩定運行；聚合物中的芳基基團（如聯苯、對三聯苯、間三聯苯、二苯乙烷或9,9-二甲基芴）提供了多種選擇，可以根據不同的應用場景和性能需求進行定制化設計；引入耐堿性基團后聚合物仍然保持了高離子傳導率，確保了電化學裝置的高效運行。本專利技術通過精確控制原料比例和反應條件，可以制備出具有特定結構和性能的聚合物，提高了產品的質量和一致性。
21、本專利技術提供一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換膜，通過在聚合物骨架結構中引入高耐堿性的陽離子基團（3-奎寧環酮鹽酸鹽或3-奎寧環酮），顯著提高了聚合物的耐堿穩定性，使其能夠在高堿性環境中長時間穩定運行；通過簡單的溶液澆鑄和離子交換過程，可以制備出具有高耐堿穩定性的陰離子交換膜，降低了生產成本和復雜度。且本專利技術的陰離子交換膜具有高離子傳導率，確保了電化學裝置中的離子能夠高效傳遞，也能夠在高堿性環境中長時間保持穩定的性能，延長了膜的使用壽命。
22、本專利技術的電化學裝置采用本專利技術的具有高耐堿穩定性的陰離子交換膜，該裝置能夠在高堿性環境中長時間高效穩定運行，提高了裝置的可靠性和耐久性；由于具有高耐堿穩定性和高離子傳導率，電化學裝置可以應用于多種領域，如液流儲能電池、陰離子交換膜電解水制氫設備、堿性陰離子交換膜燃料電池等，為電化學技術的發展和進步提供了新的動力和可能。
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1.一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物，其特征在于，結構通式如下：
2.根據權利要求1所述的一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物，其特征在于，所述芳基為聯苯、對三聯苯、間三聯苯、二苯乙烷、9,9-二甲基芴中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物，其特征在于，所述x的取值范圍為85~100。
4.根據權利要求1所述的一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物，其特征在于，X-為OH-或者鹵族陰離子或?HCO3?。
5.一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
6.根據權利要求5所述的一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物的制備方法，其特征在于，陰離子交換聚合物的結構式結構通式如下：
7.一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換膜，其特征在于，采用權利要求1~4中任一項所述的陰離子交換聚合物制備。
8.根據權利要求7所述的一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換膜，其特征在于，將固含量1wt%-40wt%陰離子交換聚合物溶液置于模具中靜置烘
9.根據權利要求8所述的一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換膜，其特征在于，所述離子交換溶液為含有OH-、鹵族陰離子或?HCO3?的溶液。
10.一種電化學裝置，其特征在于，采用權利要求7~9中任一項所述的一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換膜。
...【技術特征摘要】
1.一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物，其特征在于，結構通式如下：
2.根據權利要求1所述的一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物，其特征在于，所述芳基為聯苯、對三聯苯、間三聯苯、二苯乙烷、9,9-二甲基芴中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物，其特征在于，所述x的取值范圍為85~100。
4.根據權利要求1所述的一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物，其特征在于，x-為oh-或者鹵族陰離子或?hco3?。
5.一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
6.根據權利要求5所述的一種具有高耐堿穩定性的陰離子交換聚合物...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李廣山，盧啟辰，姜楠，任志博，李剛，穆凱，楊德明，袁樹斌，韓平，馬靜波，陳雁凱，桂原，于妍妍，董帥，石永利，王曉龍，王金意，閆旭鵬，郭偉琦，胡琳，劉鵬，周天易，胡博，黃茹玲，張珂新，
申請(專利權)人：華能伊敏煤電有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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