專利名稱：具有微相分離結(jié)構(gòu)的聚芳醚離聚物材料及其制備與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池的質(zhì)子交換膜材料，具體涉及具有微相分離結(jié)構(gòu)的聚芳醚離聚物材料及其制備與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在全球面臨環(huán)境惡化和能源危機(jī)的情況下，我國加入了同發(fā)達(dá)國家在清潔能源研究開發(fā)領(lǐng)域的戰(zhàn)略競爭。燃料電池(fuel cell)是一種將持續(xù)供給的燃料和氧化劑中的化學(xué)能不斷地轉(zhuǎn)化成電能的電化學(xué)裝置，是繼火力、水力和核能發(fā)電后的第四代發(fā)電技術(shù)，它的最大特點是能量轉(zhuǎn)換效率高和環(huán)境污染小，是一種高效的綠色能源。因此“燃料電池發(fā)電技術(shù)”被列入為我國《科技發(fā)展“十五”計劃和2015年遠(yuǎn)景規(guī)劃》。而質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)作為第五代燃料電池，因其具備一般燃料電池的化學(xué)能直接高效轉(zhuǎn)化成電能優(yōu)點的同時，還具有可室溫快速啟動，無電解液流失，水易排出，壽命長，比功率與比能量高等突出特點，特別適宜于用作可移動動力源，在電動汽車、電子設(shè)備和軍事領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。質(zhì)子交換膜是一種選擇透過的功能高分子膜，是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心元件之一，被視為質(zhì)子交換膜燃料電池的“心臟”。目前，質(zhì)子交換燃料電池中廣泛采用的是 Dupont公司開發(fā)的Nafion系列膜，此外還有DOW公司的DOW膜、Asahi公司的Aciples膜、 Asahi Glass公司的Flemion膜、氯工程公司的C膜、Ballard Adraned材料公司的膜等。
它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下
權(quán)利要求
1.具有微相分離結(jié)構(gòu)的聚芳醚離聚物材料，其特征在于其分子結(jié)構(gòu)中包含長序列親水鏈段和長序列憎水鏈段，所述的分子結(jié)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)式如式(1)所示
2.權(quán)利要求1所述具有微相分離結(jié)構(gòu)的聚芳醚離聚物材料的制備方法，其特征在于步驟如下
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述極性非質(zhì)子溶劑為N，N-二甲基乙酰胺、環(huán)丁砜、二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺或者N-甲基吡咯烷酮；帶水劑為甲苯、二甲苯或者氯苯；稀無機(jī)酸為稀鹽酸、稀硫酸或稀硝酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述極性非質(zhì)子溶劑的用量為雙二氮雜萘酮類雙酚單體與磺化二鹵單體總質(zhì)量或者雙酚芴單體與二鹵單體的總質(zhì)量的2-5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述帶水劑與極性非質(zhì)子溶劑的體積比為廣3:1。
6.權(quán)利要求1所述具有微相分離結(jié)構(gòu)的聚芳醚離聚材料的應(yīng)用，其特征在于用于制備燃料電池的質(zhì)子交換膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于所述制備燃料電池的質(zhì)子交換膜的方法是將制得的聚芳醚離聚物溶于溶劑后傾倒于平板上，加熱條件下靜置成膜，冷卻至室溫后脫膜；用稀無機(jī)酸溶液浸泡脫模后得到的聚合物膜，再用去離子水或蒸餾水洗除去多余稀酸，即得到質(zhì)子交換膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于所述溶劑為N，N-二甲基乙酰胺、環(huán)丁砜、二甲基亞砜或者N-甲基吡咯烷酮。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于所述平板為玻璃板,靜置成膜的溫度為 80 "C。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于所述稀無機(jī)酸溶液為2mol/LHCl溶液，浸泡時間為24小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有微相分離結(jié)構(gòu)的聚芳醚離聚物材料及其制備與應(yīng)用。該聚芳醚離聚物材料的分子結(jié)構(gòu)中包含了長序列親水鏈段和長序列憎水鏈段，由雙二氮雜萘酮類雙酚單體、雙酚芴、磺化二鹵單體和二鹵單體在碳酸鉀的作用下與極性非質(zhì)子溶劑中通過兩鍋兩步法聚合而成的。這類聚芳醚離聚物材料具有明顯的微相分離結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了親水結(jié)構(gòu)和憎水結(jié)構(gòu)的分離。由其制備的質(zhì)子交換膜不僅成本低而且具有良好的抗氧化性、水解穩(wěn)定性、耐醇性、高溫保濕性以及較高的離子交換容量和質(zhì)子電導(dǎo)率，可作為目前商業(yè)的質(zhì)子交換膜的潛在替代品。
文檔編號H01M2/16GK102516556SQ201110393709
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者李秀華, 林永華, 肖帶麗 申請人:華南理工大學(xué)