交联型全碳骨架聚合物制造技术

本申请提供了一种交联型全碳骨架聚合物

【技术实现步骤摘要】
交联型全碳骨架聚合物、阴离子交换膜及制备方法


[0001]本申请涉及电解水制氢
，尤其涉及一种交联型全碳骨架聚合物
、
阴离子交换膜及制备方法
。

技术介绍

[0002]氢能具有能量密度高
、
环境友好
、
零二氧化碳排放
、
可再生等优点，受到了越来越广泛的关注
。
电解水利用可再生电力生产氢气作为燃料或化学原料，是有望实现绿色制氢的方案之一
。
[0003]阴离子交换膜水电解槽
(Anion Exchange Membrane Water Electrolyzer
，
AEMWE)
是一种生产高纯度氢气的有效技术，但其耐久性远不及质子交换膜水电解槽
(Proton Exchange Membrane Water Electrolyzer
，
PEMWE)、
传统碱性水电解槽
(Alkaline Water Electrolyzer
，
AWE)
等
。
究其原因，
AEMWE
水电解槽稳定性变差往往伴随器件内部阴离子交换膜的物理降解，例如，阴离子交换膜的溶胀率过高导致的机械性能变差，进而在电解水运行过程中造成局部破损
。
[0004]因此，为了提高
AEMWE
水电解槽的稳定性，亟需开发一种低溶胀
、
高机械强度的阴离子交换膜，以解决上述问题
。

技术实现思路

[0005]本申请的实施例提供一种交联型全碳骨架聚合物
、
阴离子交换膜及制备方法，从而可以解决传统阴离子交联膜存在的溶胀率高所带来的机械强度偏低，进而导致水电解槽稳定性差的问题
。
[0006]为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
[0007]一方面，提供了一种交联型全碳骨架聚合物，所述交联型全碳骨架聚合物包括第一单元和抗衡离子单元；
[0008]所述第一单元包括酮类前体发生反应后的基团和苯类前体发生反应后的多个基团；所述酮类前体包括发生反应后提供正电离子的第一酮类前体
、
以及发生反应后提供负电离子的第二酮类前体；所述第二酮类前体发生反应后的基团包括具有苯基的结构和三氟甲基，所述具有苯基的结构中的苯环与所述三氟甲基键合
、
且与所述苯类前体发生反应后的基团键合；所述苯类前体发生反应后的多个基团还通过所述第一酮类前体发生反应后的基团键合；
[0009]所述抗衡离子单元为抗衡离子基团，所述抗衡离子基团包括碘离子
、
溴离子
、
氯离子
、
氢氧根离子
、
碳酸氢根离子中的任一种
。
[0010]进一步地，所述交联型全碳骨架聚合物的结构通式为：
[0011][0012]其中，
Ar
为所述苯类前体发生反应后的基团，所述苯类前体为联苯
、
对三联苯
、9,10
‑
二联苯蒽
、
间三联苯
、1,3,5
‑
三苯基苯
、
芴
、1,4
‑
二苯氧基苯中的任一种；
[0013]Y
为所述具有苯基的结构；
[0014]n
为摩尔比，
n
的取值在0‑1之间；
[0015]X
为所述抗衡离子基团
。
[0016]进一步地，
Y
的苯环上键合至少一个
Q
基团，所述
Q
基团为羧基
、
磺酸基
、
磷酸基
、
氰基
、
氟
、
羰基中的至少一种
。
[0017]进一步地，所述
Y
的化学结构式包括：
[0018][0019][0019]中的任一种；
[0020]其中，所述三氟甲基位于所述
Y
的苯环上的相同位置
。
[0021]另一方面，提供了一种阴离子交换膜，包括上述的交联型全碳骨架聚合物
。
[0022]又一方面，提供了一种上述的阴离子交换膜的制备方法，包括如下步骤：
[0023]合成交联型全碳骨架聚合物；
[0024]将所述交联型全碳骨架聚合物配置成浆料；
[0025]将所述浆料置于支撑物上，刮平后烘干，得到所述阴离子交换膜
。
[0026]本申请的实施例提供了一种交联型全碳骨架聚合物，该交联型全碳骨架聚合物包括第一单元和抗衡离子单元；第一单元包括酮类前体发生反应后的基团和苯类前体发生反
也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义
。
[0037]本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内
。
具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是
μ
g、mg、g、kg
等化工领域公知的质量单位
。
[0038]术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量
。
例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一
XX
也可以被称为第二
XX
，类似地，第二
XX
也可以被称为第一
XX。
由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征
。
[0039]第一方面，本申请实施例提供了一种交联型全碳骨架聚合物，交联型全碳骨架聚合物包括第一单元和抗衡离子单元；第一单元包括酮类前体发生反应后的基团和苯类前体发生反应后的多个基团；酮类前体包括发生反应后提供正电离子的第一酮类前体
、
以及发生反应后提供负电离子的第二酮类前体；第二酮类前体发生反应后的基团包括具有苯基的结构和三氟甲基
(
‑
CF3)
，具有苯基的结构中的苯环与三氟甲基
(
‑
CF3)
键合
、
且与苯类前体发生反应后的基团键合；苯类前体发生反应后的多个基团还通过第一酮类前体发生反应后的基团键合；抗衡离子单元为抗衡离子基团，抗衡离子基团包括碘离子
(I
‑
)、
溴离子
(Br
‑
)、
氯离子
(Cl
‑
)、
氢氧根离子
(OH
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种交联型全碳骨架聚合物，其特征在于，所述交联型全碳骨架聚合物包括第一单元和抗衡离子单元；所述第一单元包括酮类前体发生反应后的基团和苯类前体发生反应后的多个基团；所述酮类前体包括发生反应后提供正电离子的第一酮类前体
、
以及发生反应后提供负电离子的第二酮类前体；所述第二酮类前体发生反应后的基团包括具有苯基的结构和三氟甲基，所述具有苯基的结构中的苯环与所述三氟甲基键合
、
且与所述苯类前体发生反应后的基团键合；所述苯类前体发生反应后的多个基团还通过所述第一酮类前体发生反应后的基团键合；所述抗衡离子单元为抗衡离子基团，所述抗衡离子基团包括碘离子
、
溴离子
、
氯离子
、
氢氧根离子
、
碳酸氢根离子中的任一种
。2.
根据权利要求1所述的交联型全碳骨架聚合物，其特征在于，所述交联型全碳骨架聚合物的结构通式为：其中，
Ar
为所述苯类前体发生反应后的基团，所述苯类前体为联苯
、
对三联苯
、9,10
‑
二联苯蒽
、
间三联苯
、1,3,5
‑
三苯基苯
、
芴
、1,4

【专利技术属性】
技术研发人员：姚进，何庆一，
申请(专利权)人：宁波中科氢易膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：