【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高分子材料，具體屬于一種陰離子聚合物、陰離子交換膜、方法及電解水反應器。
技術介紹
1、陰離子交換膜作為一類關鍵的功能性膜材料，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發揮著不可替代的作用。這些裝置廣泛應用于清潔能源、環境保護和化工生產等領域，對于推動社會可持續發展具有重要意義。陰離子交換膜通過選擇性地傳導陰離子，實現了電解質溶液中離子的有效分離和調控，從而保證了電化學裝置的高效穩定運行。
2、盡管陰離子交換膜在電化學裝置中扮演著重要角色，但現有技術中的陰離子交換膜在綜合性能上仍存在諸多不足。耐堿穩定性是衡量陰離子交換膜在堿性環境下保持性能穩定的關鍵指標。現有技術中的陰離子交換膜在堿性環境下容易發生降解，導致離子傳導率下降、機械強度減弱和尺寸穩定性變差。這種耐堿不穩定性不僅限制了膜材料的應用范圍，還增加了電化學裝置的維護成本和安全風險。
3、綜上所述，現有技術中的陰離子交換膜在離子傳導率、化學穩定性等方面存在諸多不足，特別是在耐堿穩定性方面亟待提高。因此，開發一種既能保持高離子傳導率，又能顯著提升耐堿穩定性和尺寸穩定性的新型陰離子交換膜材料成為當前研究的迫切需求。
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陰離子聚合物、陰離子交換膜、方法及電解水反應器，通過在含有含氟結構單元的聚合物骨架結構中引入高耐堿性的陽離子基團和提供原位聚合位點的側鏈結構，在保持陰離子交換膜高離子傳導率的同時，提高了耐堿穩定性和
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種陰離子聚合物，所述陰離子聚合物選擇聚芳基骨架結構，所述聚芳基骨架結構上連接有高耐堿性的陽離子基團和含氟側鏈結構，結構式具體如下：
3、
4、其中，a為芳基基團，x取值為50~99，q取值為0~10。
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多種。
6、進一步的，所述高耐堿性的陽離子基團由3-奎寧環酮鹽酸鹽或3-奎寧環酮提供。
7、進一步的，所述含氟側鏈結構由三氟甲基對(乙烯基)苯乙基酮提供。
8、本專利技術提供一種陰離子聚合物的制備方法，具體步驟如下：
9、將100份芳基化合物、x份3-奎寧環酮鹽酸鹽或3-奎寧環酮和100-x份三氟甲基對(乙烯基)苯乙基酮混合溶解在溶劑中，0℃條件下，路易斯酸的催化下反應，去除未反應的反應物，得到中間聚合物；
10、堿性條件下，向100份中間聚合物溶液中加入100份~1000份碘甲烷，反應得到陰離子聚合物。
11、進一步的，所述陰離子聚合物的結構式具體如下：
12、
13、其中，a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多種，x取值為50~99，q取值為0~10。
14、本專利技術還提供一種陰離子交換膜，采用陰離子聚合物制備得到，所述陰離子聚合物的結構式具體如下：
15、
16、其中，a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多種，x取值為50~99，q取值為0~10。
17、本專利技術還提供一種陰離子交換膜的制備方法，具體步驟如下：
18、將陰離子聚合物加入溶劑中，充分溶解得到質量分數1%~50%的陰離子聚合物溶液：
19、將陰離子聚合物溶液倒入模具中，升溫在50~120℃烘干30min~12h，原位聚合得到具有交聯網絡結構的陰離子交換膜。
20、進一步的，所述陰離子交換膜的厚度為10μm~150μm。
21、本專利技術還提供一種電解水反應器，包含上述陰離子交換膜。
22、與現有技術相比，本專利技術至少具有以下有益效果：
23、本專利技術提供了一種陰離子聚合物，采用了聚芳基骨架結構，聚芳基骨架結構提供了良好的機械性能和熱穩定性，并在聚芳基骨架結構上引入了高耐堿性的陽離子基團和含氟側鏈結構，高耐堿性的陽離子基團能夠在高堿性環境下保持穩定，含氟側鏈結構不僅增強了聚合物的耐堿性，還提供了原位聚合位點，有助于形成交聯網絡結構。
24、采用上述陰離子聚合物制備的陰離子交換膜，得益于聚芳基骨架結構和陽離子基團的引入，膜具有高效的離子傳導能力；高耐堿性的陽離子基團和含氟側鏈結構使得膜能夠在高堿性環境下長時間穩定運行。通過原位聚合形成的交聯網絡結構增強了膜的尺寸穩定性，避免了在使用過程中因尺寸變化而導致的性能下降。本專利技術不僅保持了陰離子交換膜的高離子傳導率，還顯著提升了其耐堿穩定性和尺寸穩定性，實現了陰離子交換膜性能的全面優化和提升。
25、將本專利技術的陰離子交換膜應用在電解水反應器中，由于陰離子交換膜具有優異的離子傳導率和耐堿穩定性，因此電解水反應器的效能得到了顯著提升。本專利技術陰離子交換膜耐堿穩定性和尺寸穩定性的提升使得電解水反應器能夠在惡劣環境下長時間穩定運行，延長了設備的使用壽命。本專利技術通過優化陰離子交換膜的性能，減少了能源浪費和環境污染，具有廣闊的應用前景和市場價值。
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1.一種陰離子聚合物，其特征在于，所述陰離子聚合物選擇聚芳基骨架結構，所述聚芳基骨架結構上連接有高耐堿性的陽離子基團和含氟側鏈結構，結構式具體如下：
2.根據權利要求1所述的一種陰離子聚合物，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多種。
3.根據權利要求1所述的一種陰離子聚合物，其特征在于，所述高耐堿性的陽離子基團由3-奎寧環酮鹽酸鹽或3-奎寧環酮提供。
4.根據權利要求1所述的一種陰離子聚合物，其特征在于，所述含氟側鏈結構由三氟甲基對(乙烯基)苯乙基酮提供。
5.一種陰離子聚合物的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
6.根據權利要求5所述的一種陰離子聚合物的制備方法，其特征在于，所述陰離子聚合物的結構式具體如下：
7.一種陰離子交換膜，其特征在于，采用陰離子聚合物制備得到，所述陰離子聚合物的結構式具體如下：
8.權利要求7所述的一種陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
9.根據權利要求8所述的一種陰離子交換膜的制備方法，其
10.一種電解水反應器，其特征在于，包含權利要求7所述的陰離子交換膜。
...【技術特征摘要】
1.一種陰離子聚合物，其特征在于，所述陰離子聚合物選擇聚芳基骨架結構，所述聚芳基骨架結構上連接有高耐堿性的陽離子基團和含氟側鏈結構，結構式具體如下：
2.根據權利要求1所述的一種陰離子聚合物，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多種。
3.根據權利要求1所述的一種陰離子聚合物，其特征在于，所述高耐堿性的陽離子基團由3-奎寧環酮鹽酸鹽或3-奎寧環酮提供。
4.根據權利要求1所述的一種陰離子聚合物，其特征在于，所述含氟側鏈結構由三氟甲基對(乙烯基)苯乙基酮提供。
5.一種...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊德明，盧啟辰，李珩，任志博，孟德龍，王強，賈莉，蘇天華，王天權，張玉柱，郭春光，李緯才，佟飛，李峰，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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