【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于导电聚合物合成，具体涉及新型高力学强度高韧性的导电聚合物及其制备方法和其作为碳基复合双极板粘结剂的应用。
技术介绍
1、随着世界经济的发展，人们对能源的需求量不断增加。目前能源的消费结构仍以化石燃料为主，但其储备是有限的，而且产生的有毒有害气体带来了严重的环境问题，给生命带来严重威胁。因此开发新能源和可再生能源迫在眉睫。太阳能和风能为主的新能源和可再生能源具有不稳定、不连续和难以调度等特点，因此需要大规模的储能技术作为技术基石。相比于其他储能技术，全钒液流电池具有储容量大、使用寿命长、安全可靠等优势，成为最有市场前景的大型的兆瓦级储能技术之一。
2、双极板是单电池串联起来组成电池堆的关键部件，要求它不仅具有高的导电性、导热性、耐腐蚀性、低密度、高的机械强度和耐气体渗透性，而且必须具备材料成本低、易加工、尺寸稳定性好等特点。在各种双极板材料中，以碳材料为导电骨料、树脂为粘结剂的复合材料双极板基本上保持了碳材料的导电性、耐腐蚀性和聚合物的可加工性能。同时，坚韧质软的树脂材料与坚实偏硬的碳材料的组合相互促进，发挥“1+1>2”的协同作用，使得双极板的强度有所提升。但是传统的双极板面临着弯曲强度与导电性能相互制约的问题，以及表面形成的树脂层会削弱双极板导电性能的问题，因此开发具有高力学强度高韧性具有导电性能的粘结剂成为双极板发展的关键技术之一。
3、聚离子液体是主链具有离子液体阴阳离子结构的一类新型离子聚合物，既保留了离子液体不易燃、热稳定性好、电化学窗口宽和离子电导率高等优良特性，又兼具聚合
4、为提高聚离子液体材料的力学强度，科研工作者从聚离子液体的链段结构及聚集态结构做了很多工作，如调控阴阳离子构型、引入其他化学或物理的协同作用等。本专利技术的主要创新之处在于通过分子结构设计，将羧基和羟基引入到单体结构中，采用光引发聚合或raft聚合，调控单体比例或加入顺序，制备一系列新型的高力学强度高韧性的导电聚合物材料，并将其作为粘结剂与不同碳材料复合成型制备碳基复合双极板，为开发高性能聚离子液体基粘结剂材料开辟了一条新的途径。
技术实现思路
1、为实现上述目的，本专利技术制备了新型高力学强度高韧性的导电聚合物并将其作为粘结剂在碳基复合双极板中的应用。
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、新型高力学强度高韧性的导电聚合物，是由羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体共聚得到的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
4、进一步的，上述新型高力学强度高韧性的导电聚合物，所述羧基功能化咪唑类离子液体单体的化学结构通式如(ⅰ)所示：
5、
6、其中，x1-为tfsi-、sbf6-、cf3so3-、cf3coo-、fsi-、n(c2f5so2)2-、ch3so3-中的任意一种；n代表离子液体单体的碳链长度，取值范围为1～10。
7、进一步的，上述新型高力学强度高韧性的导电聚合物，所述羟基功能化丙烯酸酯类单体的化学结构如(ⅱ)、(ⅲ)、(ⅳ)所示中的任意一种：
8、
9、上述的新型高力学强度高韧性的导电聚合物的制备方法，方法如下：采用光引发聚合法，将羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体共聚合，构建无规结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
10、进一步的，上述的制备方法，所述光引发聚合法的具体步骤如下：将羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体、以两单体总质量分数1％的1-羟基环己基苯基酮(184)为光引发剂混合均匀，并放置在38×8×1mm的玻璃模具中，在波长365nm紫外灯下照射0.5～20min进行聚合，聚合结束后得到无规结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
11、优选的，所述羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体的摩尔比为1:100～100:1。
12、上述的新型高力学强度高韧性的导电聚合物的第二种制备方法，方法如下：采用可逆加成-断裂链转移聚合法(reversible addition-fragmentation chain transferpolymerization，raft)，在aibn和raft试剂下，将羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体共聚合，通过调控单体加入顺序，构建嵌段结构或无规结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
13、进一步的，上述的制备方法，所述raft试剂的化学结构如(ⅴ)、(ⅵ)、(ⅶ)、(ⅷ)、(ⅸ)、(ⅹ)所示中的任意一种：
14、
15、进一步的，上述的制备方法，所述可逆加成-断裂链转移聚合法的具体步骤如下：在氮气氛围下，将溶于甲苯的羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体混合均匀，得到单体混合溶液；将为两单体总质量分数0.5％的raft试剂和两单体总质量分数1％的aibn溶于甲苯，得到的混合溶液加入到上述单体混合溶液中，在70℃下聚合12～24h，聚合结束后进行纯化、干燥，得到无规结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
16、进一步的，上述的制备方法，所述可逆加成-断裂链转移聚合法的具体步骤如下：在氮气氛围下，将羧基功能化咪唑类离子液体单体溶于甲苯，得到单体溶液；将为两单体总质量分数0.5％的raft试剂和两单体总质量分数1％的aibn溶于甲苯，得到的混合溶液加入到上述单体溶液中，70℃下聚合12～24h后加入羟基功能化丙烯酸酯类单体，继续聚合12～24h，聚合结束后进行纯化、干燥，得到嵌段结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
17、优选的，所述羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体的摩尔比为1:100～100:1。
18、上述的新型高力学强度高韧性的导电聚合物作为粘结剂在碳基复合双极板中的应用。
19、进一步的，上述的应用，方法如下：将导电骨架材料与粘结剂新型高力学强度高韧性的导电聚合物置于研钵中混合，得到均匀的混合物，将上述混合物置于柔性石墨纸上，并置于热压机中进行热压成型，压力为3mpa，温度为150℃，然后将加热器关闭并保持在3mpa的压力下冷却至室温，卸去压力即可得到碳基复合双极板。
20、更进一步的，碳基复合双极板的厚度为0.8～1.2mm。
21、更进一步的，上述的应用，碳基复合双极板中导电骨架材料的含量为15wt.％～30wt.％。
22、更进一步的，上述的应用，所述导电骨架材料的制备方法如下：将导电材料置于烧杯中，利用玻璃棒进行人工搅拌10min，然后转移至研钵中，手工研本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.新型高力学强度高韧性的导电聚合物，其特征在于，所述的导电聚合物是由羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体共聚得到的聚离子液体基交联网络导电共聚物；
2.权利要求1所述的新型高力学强度高韧性的导电聚合物的制备方法，其特征在于，方法如下：采用光引发聚合法，将羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体共聚合，构建无规结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述光引发聚合法的具体步骤如下：将羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体、以两单体总质量分数1％的1-羟基环己基苯基酮为光引发剂混合均匀，并放置在38×8×1mm的玻璃模具中，在波长365nm紫外灯下照射0.5～20min进行聚合，聚合结束后得到无规结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
4.权利要求1所述的新型高力学强度高韧性的导电聚合物的制备方法，其特征在于，方法如下：采用可逆加成-断裂链转移聚合法，在AIBN和RAFT试剂下，将羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体共聚合，通过调控单体
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述可逆加成-断裂链转移聚合法的具体步骤如下：在氮气氛围下，将溶于甲苯的羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体混合均匀，得到单体混合溶液；将为两单体总质量分数0.5％的RAFT试剂和两单体总质量分数1％的AIBN溶于甲苯，得到的混合溶液加入到上述单体混合溶液中，在70℃下聚合12～24h，聚合结束后进行纯化、干燥，得到无规结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述可逆加成-断裂链转移聚合法的具体步骤如下：在氮气氛围下，将羧基功能化咪唑类离子液体单体溶于甲苯，得到单体溶液；将为两单体总质量分数0.5％的RAFT试剂和两单体总质量分数1％的AIBN溶于甲苯，得到的混合溶液加入到上述单体溶液中，70℃下聚合12～24h后加入羟基功能化丙烯酸酯类单体，继续聚合12～24h，聚合结束后进行纯化、干燥，得到嵌段结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述RAFT试剂的化学结构如(Ⅴ)、(Ⅵ)、(Ⅶ)、(Ⅷ)、(Ⅸ)、(Ⅹ)所示中的任意一种：
8.根据权利要求3、5或6所述的制备方法，其特征在于，所述羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体的摩尔比为1:100～100:1。
9.权利要求1所述的新型高力学强度高韧性的导电聚合物作为粘结剂在碳基复合双极板中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.新型高力学强度高韧性的导电聚合物，其特征在于，所述的导电聚合物是由羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体共聚得到的聚离子液体基交联网络导电共聚物；
2.权利要求1所述的新型高力学强度高韧性的导电聚合物的制备方法，其特征在于，方法如下：采用光引发聚合法，将羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体共聚合，构建无规结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述光引发聚合法的具体步骤如下：将羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体、以两单体总质量分数1％的1-羟基环己基苯基酮为光引发剂混合均匀，并放置在38×8×1mm的玻璃模具中，在波长365nm紫外灯下照射0.5～20min进行聚合，聚合结束后得到无规结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
4.权利要求1所述的新型高力学强度高韧性的导电聚合物的制备方法，其特征在于，方法如下：采用可逆加成-断裂链转移聚合法，在aibn和raft试剂下，将羧基功能化咪唑类离子液体单体与羟基功能化丙烯酸酯类单体共聚合，通过调控单体加入顺序，构建嵌段结构或无规结构的聚离子液体基交联网络导电共聚物。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述可逆加成-断裂链转移聚合法的具体步骤如下：在氮气氛围下，将溶于甲苯的羧基功能化咪唑类离子液体...
【专利技术属性】
技术研发人员：房大维，王弘宇，刘娜，马晓雪，井明华，宋宗仁，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：
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