專利名稱：一種含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物及其制備方法和應用的制作方法
一種含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物及其制備方法和應用技術領域
本發明屬于離子交換膜材料領域，具體涉及一種含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物及其制備方法和應用。
背景技術：
傳統合成含季銨鹽的聚合物的方法是通過氯甲基甲醚等氯甲基化試劑先將聚合物氯甲基化，再與三甲基胺反應而得。該反應無法精確控制所引入季銨鹽的數量和位置，副反應多，且使用了劇毒的氯甲基化試劑。中國發明專利(公開號CN 10173M47A)公開了一種含季銨側基的酚酞型聚芳醚，其合成方法為先在酚酞單體中引入一個叔胺基、聚合， 再轉化為季銨鹽。該方法所得到的聚合物每個重復單元中最多含有1個季銨鹽基團。
含芴聚芳醚具有優異的溶解性、化學穩定性和機械性能。將其進行磺化改性，可以制備綜合性能良好的陽離子交換膜材料(參見中國發明專利，授權號CN 100344675C)。離子交換膜必須具備高離子傳導性、高化學穩定性和良好的機械性能等。其中離子傳導性主要取決于膜的離子基團的含量及微觀形態。離子基團越多，分布越集中，越有利于離子傳輸通道的形成，離子傳導率越高。隨著堿性燃料電池以及全釩液流電池的發展，高性能的陰離子交換膜材料的研究具有重要的意義。發明內容
本發明的目的為了克服現有技術的不足，提供一種含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物，所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物具有高離子傳導率、高化學穩定性和良好機械性能，可以作為陰離子交換膜材料，在堿性燃料電池或全釩液流電池領域中具有良好的應用前景。
本發明的另一目的在于提供所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物的制備方法。
本發明的另一目的在于提供所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物的應用。
本發明的上述目的通過如下技術方案予以實現
一種含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物，具有如下結構
權利要求
1. 一種含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物，其特征在于，具有如下結構
2.權利要求1所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)以含有叔胺側基的雙酚芴單體與含鹵素原子的芳香單體為原料在催化劑的作用下，在極性非質子溶劑中聚合；或同時加入其它雙酚單體作為原料進行共聚，得到含叔胺側基和芴基的聚芳醚；所述含有叔胺側基的雙酚芴單體具有如下結構
3.如權利要求2所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物的制備方法，其特征在于， 所述含有叔胺側基的雙酚芴單體由如下方法制備得到將雙酚芴溶解于醇類溶劑中，再加入甲醛水溶液和二甲胺水溶液，于0 50°C下攪拌 2 48小時，產物經醇類溶劑重結晶純化，得到含有叔胺側基的雙酚芴單體。
4.如權利要求2所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物的制備方法，其特征在于， 所述極性非質子溶劑為N，N- 二甲基乙酰胺、N, N- 二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基亞砜。
5.如權利要求2所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物的制備方法，其特征在于， 步驟(1)中，所述催化劑為碳酸鉀、碳酸銫或碳酸鈉。
6.如權利要求2所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物的制備方法，其特征在于， 步驟(1)中，共聚反應的溫度為70 200°C。
7.如權利要求2所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物的制備方法，其特征在于， 步驟O)中所述鹵代烴為碘甲烷或溴甲烷。
8.如權利要求2所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物的制備方法，其特征在于， 步驟O)中，反應溫度為0 50°C。
9.一種由權利要求1所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物制備的離子交換膜。
10.權利要求1所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物在堿性燃料電池或全釩液流電池中的應用。
全文摘要
本發明公開一種含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物及其制備方法和應用。所述聚芳醚化合物具有如下結構其中X為任意陰離子，x和y表示聚合度，x為1～200，y為0～200且x/(x+y)*100％＝0.5～100。所述聚芳醚化合物的制備方法，用含有叔胺側基的雙酚芴單體與含鹵素原子的芳香單體或含鹵素原子的芳香單體及其它雙酚單體為原料，共聚得到含叔胺側基和芴基的聚芳醚，然后與鹵代烴反應，最后通過陰離子交換得到所述含季銨鹽側基和芴基的聚芳醚化合物。所述聚芳醚化合物作為質子交換膜的骨架，能夠滿足堿性燃料電池和全釩液流電池對離子交換膜的物理化學性能和機械性能的需求，具有較高的離子傳導率及提高電池的抗自放電性能。
文檔編號H01M8/02GK102516526SQ20111039329
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月1日 優先權日2011年12月1日
發明者孟躍中, 王拴緊, 王玉飛, 肖敏, 陳棟陽, 韓東梅 申請人:中山大學