【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能高分子材料制备
，具体涉及与应用。
技术介绍
燃料电池作为新型一代发电技术，以其绿色、高效的特点日益受到人们的关注。以高分质子交换膜作为电解质的质子交换膜燃料电池(PEMFC)是燃料电池中的突出代表，其优点是结构简单、能量效率高、环境友好零排放、可低温快速启动等，在汽车动力电源、分布式小型供电站等方面展现了广阔的应用前景，各国政府和大企业无不对之投入巨资进行研发。PEMFC的核心材料是质子交换膜，也叫聚合物电解质膜，在电池中起到传输质子、阻隔燃料与空气的作用。目前唯一商品化的质子交换膜是全氟磺酸膜，它具有高的质子电导率、优良的化学稳定，缺点是成本高、使用温度低(80°C或以下)，较低的温度操作条件使燃料电池在实际应用时面临诸如催化剂CO中毒，系统的水热管理困难以及热能的回收利用率低等许多问题，造成燃料电池发电系统散热困难、结构复杂以及总能效低下等实际问题，而要提高PEMFC的运行温度，必须开发新型耐高温质子交换膜材料。聚苯并咪唑由于玻璃化转变温度高，与磷酸等无机酸掺杂后，可实现较无水条件及较高温度下的质子传导，被认为是耐高温质子交换膜理想材料。但是在氢空PEMFC电池运行中，必须要考虑膜的耐氧化稳定性，这是由于PEMFC阴极电极反应过程中生成的H2O2以及-OH或/和-OOH自由基会侵蚀膜中的分子链，造成膜的氧化降解。由于聚苯并咪唑主链为碳碳键及碳氢键，其耐氧化稳定性与全氟磺酸膜相比还有待进一步提高。同时，传统的聚苯并咪唑材料因其分子链刚性结构及分子间作用力强，导致这类材料溶解性能差。制膜困难，因此，提高通过分子设计，提高聚苯并咪...
【技术保护点】
结构通式如式3所示的化合物：式3中，Ar为取代基X1、X2、X3、X4均任选为H或F，且其中至少一个为F。FDA0000105255290000011.tif,FDA0000105255290000012.tif
【技术特征摘要】
1.构通式如式3所示的化合物:2.备权利要求1中式3所示化合物的方法，包括下述步骤: 1)在惰性气氛保护下，将式I所示化合物、水合肼及多聚磷酸混合后加热至50-80°C使反应物溶解，然后再升温至120-20(TC进行反应，反应结束后将反应混合物倾入去离子水中，过滤收集沉淀，将所得沉淀经碱水洗涤，得到式2所示化合物；3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:步骤I)中，式I所示的化合物、水合肼及多聚磷酸的摩尔份数比为2-2.2: I: 5-20，优选2.1: I: 15 ;所述惰性气氛为氮气或氩气气氛；所述反应的反应时间为8-24小时,优选15小时； 步骤2)中，所述氧化剂为高锰酸钾；所述式2所示化合物与所述氧化剂的摩尔份数比为1: 3-10，优选1: 4 ;所述氧化反应的反应溶剂为水与吡啶的混合溶剂，其中，水与吡啶质量比为1: (0.5-2.5)，优选1:1 ;所述氧化反应在回流状态下进行，反应时间为2-100小时，优选20小时。4.构通式如式4所示的聚苯并咪唑聚合物:5.根据权利要求4所述的聚合物，其特征在于:所述式4中n不等于0，所述式4 中 n: m = (0.1-1): (0.1-1)或 n: m = (0.3-0.9): (0.3-0.9)或 n: m =(0.2-0.8): (0.2-0.8)。6.根据权利要求4或5所述的聚合物，其特征在于:所述式4所示的聚合物的数均分子量为I X 104-20 X IO4,优选数均分子量为8 X IO4-1O X IO4 ； 所述式4所示的聚合物为所述式4中所示两部分重复结构单元组成的无规共聚物、嵌段共聚物或交替共聚物。7.备权利要求4中式4所示聚苯并咪唑聚合物的方法，包括下述步骤: 在惰性气氛保护下，将所述式3所示化合物、复合二酸单体、四胺单体与多聚磷酸混匀，或将所述式3所示化合物、四胺单体与多聚磷酸混匀；先在60-80°C进行反应，再升温至120-140°C进行反应，最后升温至160-250°C进行反应，得到含式4所示聚苯并咪唑聚合物的溶液； 其中，所述复合二酸单体选自下述任意一种:间苯二甲酸、对苯二甲酸、2，6 二羧基吡啶、3，5 二羧基吡啶、1，4_双(4-羧基)-苯氧基-苯、1，3_双(4-羧基)-苯氧基-苯、1，3-双(3-竣基)-苯氧基_苯、1,4-双(3_竣基)-苯氧基_苯、5-(3, 5-二氣甲基-苯氧基)-间苯二甲酸、I，2-双三氟甲基_3，4-双((4-羧基)-苯基)甲烷和5-磺酸钠基-间苯二甲酸；所述四胺单体选自下述任意一种:3，3’，4，4’ ...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚玉明，王树博，王金海，王要武，谢晓峰，李存璞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。