专利名称：一种含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物及其制备方法和应用的制作方法
一种含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物及其制备方法和应用技术领域
本发明属于离子交换膜材料领域，具体涉及一种含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物及其制备方法和应用。
背景技术：
传统合成含季铵盐的聚合物的方法是通过氯甲基甲醚等氯甲基化试剂先将聚合物氯甲基化，再与三甲基胺反应而得。该反应无法精确控制所引入季铵盐的数量和位置，副反应多，且使用了剧毒的氯甲基化试剂。中国发明专利(公开号CN 10173M47A)公开了一种含季铵侧基的酚酞型聚芳醚，其合成方法为先在酚酞单体中引入一个叔胺基、聚合， 再转化为季铵盐。该方法所得到的聚合物每个重复单元中最多含有1个季铵盐基团。
含芴聚芳醚具有优异的溶解性、化学稳定性和机械性能。将其进行磺化改性，可以制备综合性能良好的阳离子交换膜材料(参见中国发明专利，授权号CN 100344675C)。离子交换膜必须具备高离子传导性、高化学稳定性和良好的机械性能等。其中离子传导性主要取决于膜的离子基团的含量及微观形态。离子基团越多，分布越集中，越有利于离子传输通道的形成，离子传导率越高。随着碱性燃料电池以及全钒液流电池的发展，高性能的阴离子交换膜材料的研究具有重要的意义。发明内容
本发明的目的为了克服现有技术的不足，提供一种含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物，所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物具有高离子传导率、高化学稳定性和良好机械性能，可以作为阴离子交换膜材料，在碱性燃料电池或全钒液流电池领域中具有良好的应用前景。
本发明的另一目的在于提供所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物的应用。
本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现
一种含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物，具有如下结构
权利要求
1. 一种含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物，其特征在于，具有如下结构
2.权利要求1所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)以含有叔胺侧基的双酚芴单体与含卤素原子的芳香单体为原料在催化剂的作用下，在极性非质子溶剂中聚合；或同时加入其它双酚单体作为原料进行共聚，得到含叔胺侧基和芴基的聚芳醚；所述含有叔胺侧基的双酚芴单体具有如下结构
3.如权利要求2所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物的制备方法，其特征在于， 所述含有叔胺侧基的双酚芴单体由如下方法制备得到将双酚芴溶解于醇类溶剂中，再加入甲醛水溶液和二甲胺水溶液，于0 50°C下搅拌 2 48小时，产物经醇类溶剂重结晶纯化，得到含有叔胺侧基的双酚芴单体。
4.如权利要求2所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物的制备方法，其特征在于， 所述极性非质子溶剂为N，N- 二甲基乙酰胺、N, N- 二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基亚砜。
5.如权利要求2所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物的制备方法，其特征在于， 步骤(1)中，所述催化剂为碳酸钾、碳酸铯或碳酸钠。
6.如权利要求2所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物的制备方法，其特征在于， 步骤(1)中，共聚反应的温度为70 200°C。
7.如权利要求2所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物的制备方法，其特征在于， 步骤O)中所述卤代烃为碘甲烷或溴甲烷。
8.如权利要求2所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物的制备方法，其特征在于， 步骤O)中，反应温度为0 50°C。
9.一种由权利要求1所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物制备的离子交换膜。
10.权利要求1所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物在碱性燃料电池或全钒液流电池中的应用。
全文摘要
本发明公开一种含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物及其制备方法和应用。所述聚芳醚化合物具有如下结构其中X为任意阴离子，x和y表示聚合度，x为1～200，y为0～200且x/(x+y)*100％＝0.5～100。所述聚芳醚化合物的制备方法，用含有叔胺侧基的双酚芴单体与含卤素原子的芳香单体或含卤素原子的芳香单体及其它双酚单体为原料，共聚得到含叔胺侧基和芴基的聚芳醚，然后与卤代烃反应，最后通过阴离子交换得到所述含季铵盐侧基和芴基的聚芳醚化合物。所述聚芳醚化合物作为质子交换膜的骨架，能够满足碱性燃料电池和全钒液流电池对离子交换膜的物理化学性能和机械性能的需求，具有较高的离子传导率及提高电池的抗自放电性能。
文档编号H01M8/02GK102516526SQ20111039329
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月1日 优先权日2011年12月1日
发明者孟跃中, 王拴紧, 王玉飞, 肖敏, 陈栋阳, 韩东梅 申请人:中山大学