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专利号: 2015100761505
申请人: 中国科学院宁波材料技术与工程研究所
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 有机高分子化合物;其制备或化学加工;以其为基料的组合物
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可用于钒电池的含咪唑盐侧基的聚醚醚砜阴离子交换膜,其特征在于该膜具有如式(Ⅰ)所示的结构,聚合物的平均相对分子量为10000~100000;

式(Ⅰ)中,x和y为重复单元数,x为0~700,y为0~700,且y/(y+x)=0~1。

2.如权利要求1所述的一种可用于钒电池的含咪唑盐侧基的聚醚醚砜阴离子交换膜,其特征在于具有如式(Ⅰ)所示的结构,聚合物的平均相对分子量为10000~100000;

式(Ⅰ)中,x和y为重复单元数,x为0~300,y为0~300,且y/(y+x)=0~1。

3.制备如权利要求1或2所述的一种可用于钒电池的含咪唑盐侧基的聚醚醚砜阴离子交换膜的方法,其特征在于该方法包括以下步骤:步骤(1)、在聚合釜中加入双酚类单体、二氯二苯砜、溶剂α、脱水剂β和催化剂,氮气保护下升温至脱水温度,直至除去反应产生的水,然后蒸去脱水剂,然后升温至聚合温度,聚合反应1h~24h,最后将产物置于去离子水中沉淀、洗涤和干燥,得到化合物a;

步骤(1)中所述的双酚类单体为甲基氢醌和2,3,5-三甲基氢醌中的一种或两种;

步骤(1)中所述的催化剂为碳酸钾、碳酸钠或碳酸铯;

步骤(1)中所述的溶剂α为环丁砜;

步骤(1)中所述的脱水剂β为甲苯;

步骤(1)中所述的化合物a可表示为Me-PEES或Tm-m-PEES;

步骤(2)、在溴化釜中,将化合物a溶于溶剂γ,通入氮气,待化合物a完全溶解后,然后滴加溴化试剂,置于在10~150℃下溴化反应1~20h,反应结束后得到混合物;再将混合物倒入乙醇中搅拌、沉淀、洗涤、干燥,得到不同溴化度的化合物b;

步骤(2)中所述的溶剂γ为1,2-二氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷中的一种;

步骤(2)中所述的溴化试剂为溴素或N-溴代丁二酰亚胺(NBS)中的一种;

步骤(2)中所述的化合物b可表示为BMe-PEES或BTm-PEES;

步骤(3)、将化合物b溶于极性非质子溶剂θ后,缓慢加入咪唑类化合物η,10~50℃下反应1~48h得到混合溶液;将混合溶液于玻璃板上流延,在20~70℃下干燥1~48h得到含有咪唑盐的阴离子膜c;

步骤(3)所述的极性非质子溶剂θ为二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种的混合物;

步骤(3)所述的咪唑类化合物η为N-甲基咪唑;

-

步骤(3)所述的阴离子膜c可表示为QIm-PEES(Br);

步骤(4)、为了移除过量的咪唑化合物η,首先将步骤(3)得到的含有咪唑盐的阴离子膜c浸入到稀盐酸中1~48h后,再取出膜浸入到水中12~24h,移去过量的盐酸,得到含有咪唑盐的阴离子膜d;

-

步骤(4)所述的阴离子膜d可表示为QIm-PEES(Cl)。

4.如权利要求3所述的一种可用于钒电池的含咪唑盐侧基的聚醚醚砜阴离子交换膜的制备方法,其特征在于在步骤(1)中,所述的双酚类单体与二氯二苯砜的摩尔比为1:1;溶剂α、脱水剂β与双酚类单体的质量比为0.5~100:0.01~100:1,催化剂与二氯二苯砜的摩尔比为1~5:

1;

在步骤(2)中,所述的化合物a、溶剂γ与溴化试剂的质量比为1:(10~50):(0.1~

50);

在步骤(3)中,所述的化合物b、极性非质子溶剂θ与咪唑化合物η的质量比为1:(1~50):(0.1~10)。

5.如权利要求3所述的一种可用于钒电池的含咪唑盐侧基的聚醚醚砜阴离子交换膜的制备方法,其特征在于步骤(1)中所述的脱水温度为130~160℃,脱水时间为0.5~

10h。

6.如权利要求3所述的一种可用于钒电池的含咪唑盐侧基的聚醚醚砜阴离子交换膜的制备方法,其特征在于步骤(1)中所述的聚合温度为170~210℃。

7.如权利要求3所述的一种可用于钒电池的含咪唑盐侧基的聚醚醚砜阴离子交换膜的制备方法,其特征在于步骤(4)中所述的稀盐酸的质量分数为1~30%;步骤(4)所述的水为去离子水或蒸馏水。

8.如权利要求1或2所述的一种含咪唑盐侧基的聚醚醚砜阴离子交换膜用于钒电池的制作。

9.如权利要求8所述的一种含咪唑盐侧基的聚醚醚砜阴离子交换膜用于钒电池的制作,其特征在于制备钒电池用聚醚醚砜阴离子交换膜的厚度分别为30~200um。