【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于能源儲存與轉換，具體涉及一種新型的聚降冰片烯基互穿聚合物網絡交聯陰離子交換膜及其制備方法和應用。
技術介紹
1、陰離子交換膜(aem)被廣泛應用于陰離子交換膜燃料電池(aemfc)、陰離子交換膜電解水(aemwe)、電滲析、廢酸回收、二氧化碳還原等諸多新能源轉化領域。相比于陽離子交換膜，陰離子交換膜使用的堿性介質具有快速的陰極反應動力學，因此可以使用非貴金屬催化劑，從而顯著降低體系成本。然而，以aemwe為例，其電流密度和耐久性限制了其實際應用，特別是在工作環境下的耐久性。aem是aemwe的關鍵組成部分，它是由聚合物主鏈、以共價鍵形式連接在主鏈上的陽離子以及游離的陰離子三部分組成。現有的技術中，aem的電導率和堿性穩定性仍然存在挑戰，尤其是兩者之間的權衡問題。高的電導率需要高的離子交換容量(iec)來實現，而iec過高會導致aem的過度溶脹，從而降低了aem的尺寸穩定性、機械穩定性和堿性穩定性。傳統的交聯策略通常會增強aem的機械性能，但aem的離子電導率有所降低。
2、聚降冰片烯具有優異的熱穩定性及化學穩定性，但是單純的聚降冰片烯型aem仍然有薄膜偏脆、機械強度低的問題。以商品化的聚降冰片烯型aem(美國xergy?membranes公司的pention系列產品)為例，其是采用多孔ptfe作為基底來對聚降冰片烯聚合物進行復合增強，然而多孔基底的不完全填充往往會導致薄膜氣體阻隔性能差，不適合電解水等領域的應用。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本
2、本專利技術首先提供如下式a或b所示的季銨鹽：
3、
4、其中，s和p相同或不同，彼此獨立地為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
5、x、y相同或不同，彼此獨立地為鹵素。
6、根據本專利技術的實施方案，x、y為br；s和p相同或不同，彼此獨立地為1、2、3、4、5或6。
7、根據本專利技術的實施方案，式a或b所示的季銨鹽選自如下結構：
8、
9、本專利技術還提供如上所述式a或b所示的季銨鹽的制備方法，包括如下步驟：
10、化合物a-1與化合物a-2反應得到式a所示的季銨鹽；
11、
12、或者，化合物a-1與化合物b-2反應得到式b所示的季銨鹽；
13、
14、其中，s、p、x、y具有如上所述的定義。
15、根據本專利技術的實施方案，所述方法在碳酸鹽的存在下進行，例如在碳酸鈉或者碳酸鉀存在下進行。
16、根據本專利技術的實施方案，化合物a-1、化合物a-2與碳酸鹽的摩爾比為1：0.5-1.0:1.0-10.0，例如1：0.6-0.9:1.4-8.0。
17、根據本專利技術的實施方案，化合物a-1、化合物b-2與碳酸鹽的摩爾比為1：0.5-1.0:1.0-10.0，例如1：0.6-0.9:1.4-8.0。
18、根據本專利技術的實施方案，化合物a-1與化合物a-2的反應在60-80℃下反應1-48h。
19、根據本專利技術的實施方案，化合物a-1與化合物b-2的反應在60-80℃下反應1-48h。
20、根據本專利技術的實施方案，所述方法包括：在碳酸鈉或者碳酸鉀存在下，化合物a-1與化合物a-2或化合物b-2在乙腈中回流反應時間1-24h。
21、根據本專利技術的實施方案，所述方法還包括反應完成后，將反應液冷卻至室溫，旋蒸除去溶劑乙腈，然后溶解于二氯甲烷中，過濾掉無機鹽，再將二氯甲烷旋蒸除去，最后用乙醚沉淀，洗滌，得到產物的步驟。
22、本專利技術還提供如上所述式a或b所示的季銨鹽在制備聚降冰片烯基互穿聚合物，或者聚降冰片烯基互穿聚合物網絡交聯陰離子交換膜中的用途。
23、本專利技術還提供一種聚降冰片烯基互穿聚合物，其為聚降冰片烯、如上所述式a和/或b所示的季銨鹽，及式q所示的多硫醇經點擊反應得到的互穿聚合物；
24、所述聚降冰片烯為式e所示的降冰片烯的均聚物或其共聚物：
25、
26、式e中，r為c2-12烯基、c2-12炔基、c2-12烷基或鹵代c1-12烷基；q相同或不同，彼此獨立地為1、2、3、4、5或6；
27、選自
28、
29、式q中，r1為o雜c2-12直鏈烷基、c1-12烷基、-c1-6烷基-苯基-c1-6烷基-、-苯基-s-苯基-、-苯基-o-苯基-、苯基、-(苯基)s-、被3、4、5或6個c1-6烷基取代的苯基、或如下結構
30、
31、a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3、c4、d1、d2、d3、d4相同或不同，彼此獨立地選自0、1、2、3、4、5或6；s為1、2、3、4、5或6；j為2、3或4。
32、根據本專利技術的實施方案，式e中，r為c2-6烯基或c2-6烷基；q相同或不同，彼此獨立地為1、2或3。
33、根據本專利技術的實施方案，式e中，r不取代在碳碳雙鍵上。
34、根據本專利技術的實施方案，所述聚降冰片烯為如下單體的均聚物或任意兩種以上單體的共聚物：
35、
36、根據本專利技術的實施方案，所述聚降冰片烯為其中m相同或不同，彼此獨立地為50-1000；n為50-1000，例如m相同或不同，彼此獨立地為100-800；n為100-800。
37、根據本專利技術的實施方案，式q選自如下所示結構：
38、
39、在一個實施方案中，所述聚降冰片烯基互穿聚合物為如下所示單體的互穿聚合物：
40、或者，
41、或者，
42、
43、本專利技術提供如上所述聚降冰片烯基互穿聚合物的制備方法，包括：
44、將如上所述聚降冰片烯、式a或b所示的季銨鹽及式q所示的多巰基化合物進行點擊反應。
45、根據本專利技術的實施方案，所述點擊反應在光引發劑的存在下進行；所述光引發劑選自苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
46、根據本專利技術的實施方案，所述光引發劑與烯丙基苯酚季銨鹽的摩爾比為(0.01-0.1):1，例如(0.02-0.08):1。
47、根據本專利技術的實施方案本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.式A或B所示的季銨鹽：
2.根據權利要求1所述的季銨鹽，其特征在于，X、Y為Br；s和p相同或不同，彼此獨立地為1、2、3、4、5或6；
3.權利要求1或2所述式A或B所示的季銨鹽的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
4.一種聚降冰片烯基互穿聚合物，其為聚降冰片烯、權利要求1或2所述式A和/或B所示的季銨鹽，及式Q所示的多硫醇經點擊反應得到的互穿聚合物；
5.根據權利要求4所述的聚降冰片烯基互穿聚合物，其特征在于，式E中，R為C2-6烯基或C2-6烷基；q相同或不同，彼此獨立地為1、2或3。
6.根據權利要求4或5所述的聚降冰片烯基互穿聚合物，其特征在于，所述聚降冰片烯為如下單體的均聚物或任意兩種以上單體的共聚物：
7.權利要求4-6任一項所述聚降冰片烯基互穿聚合物的制備方法，其特征在于，包括：
8.一種聚降冰片烯基互穿聚合物網絡交聯陰離子交換膜，其為權利要求4-6任一項所述聚降冰片烯基互穿聚合物的季銨陰離子替換為OH-或HCO3-的結構。
9.權利要求8所述聚降冰片烯基互穿聚合
10.權利要求8所述聚降冰片烯基互穿聚合物網絡交聯陰離子交換膜在陰離子交換膜燃料電池(AEMFC)、陰離子交換膜電解水(AEMWE)、電滲析、廢酸回收、二氧化碳還原新能源轉化領域中的應用。
...【技術特征摘要】
1.式a或b所示的季銨鹽：
2.根據權利要求1所述的季銨鹽，其特征在于，x、y為br；s和p相同或不同，彼此獨立地為1、2、3、4、5或6；
3.權利要求1或2所述式a或b所示的季銨鹽的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
4.一種聚降冰片烯基互穿聚合物，其為聚降冰片烯、權利要求1或2所述式a和/或b所示的季銨鹽，及式q所示的多硫醇經點擊反應得到的互穿聚合物；
5.根據權利要求4所述的聚降冰片烯基互穿聚合物，其特征在于，式e中，r為c2-6烯基或c2-6烷基；q相同或不同，彼此獨立地為1、2或3。
6.根據權利要求4或5所述的聚降冰片烯基互穿聚合物，其特征在于，所述聚降冰片烯為如下單體的均聚物或任意兩種...
【專利技術屬性】
技術研發人員：尤偉，王婷，王煜，
申請(專利權)人：北京清瑋膜科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。