碳氟聚合物材料及其合成方法

2023-12-03 17:40:11

專利名稱：碳氟聚合物材料及其合成方法
技術領域：
本發明涉及包含氟化主鏈和至少一個具有季銨基團的側鏈的碳氟聚合物材料。本發明還涉及碳氟聚合物材料的合成方法。
背景技術：
陰離子交換膜(即對於陰離子是可滲透的膜或陰離子性膜)通常用於不同的領域，特別是用於含鹽水脫鹽的電滲析、工業用水和流出物的處理、氯-氫氧化鈉工業以及電化學領域。特別地，一些具有季銨鹼型基團的氫氧根離子交換膜具有足夠用作鹼性燃料電池 (AFC)用氫氧根離子交換電解質的離子電導率。這些膜還用作用於燃料電池的陽極或陰極催化層的導電粘合劑或電極浸漬材料。最近已經由碳氟聚合物開發出了陰離子交換膜。在這些陰離子交換膜中，可列舉能夠從Dupont de Nemours以商標NAFION ·市購獲得的聚合物。具體地說，已經描述了在酸環境中穩定的陰離子交換膜。這些陰離子交換膜是通過後官能化(即通過磺化和羧化 NAFION 聚合物的化學改性)得到的。它們呈現良好的機械性質和高的抗老化性。￠: 「 Novel anion exchange membranes having fluorocarbon backbone preparation and stability" (J. Appl. Polym. Sci. ,1986,n° 32，P4137_43)中，K. Matsui 等人描述了這樣的合成方案，該合成方案在於對帶有羧酸官能團的Nafion 進行化學改
性以引入叔胺官能團，然後根據以下反應方案將該胺官能團季銨化為銨
權利要求
1.包含氟化主鏈和至少一個具有季銨基團的側鏈的碳氟聚合物材料，其特徵在於，所述主鏈包含以下通式(1)的單元
2.權利要求1的碳氟聚合物材料，其特徵在於，A由下式(4)表示
3.權利要求1的碳氟聚合物材料，其特徵在於，Z選自下式(5)的季銨
4.權利要求1的碳氟聚合物材料，其特徵在於，所述主鏈包含至少一個由下式(6)表示的單元在式(6)中W代表氟、溴或氯原子，-CF3基團，或其中u等於1、2或3的_0CuF2u+1基團， &、&和R7是相同或不同的取代基，其各自獨立地選自直鏈或支化的、環狀或無環的烷基，所述取代基和R7同與它們結合的氮原子一起能夠形成任選地具有選自氮、氧或硫原子的第二雜原子的4元至7元雜環基團；τ是氫氧根或滷根反離子，優選氯離子或碘離子；和R4選自直鏈或支化的、環狀或無環的烷基或滷代烷基，以及-CH2-N+R5Ii6R7, τ基團。
5.權利要求4的碳氟聚合物材料，其特徵在於，所述主鏈包含至少一個由下式(7)表示的單元
6.碳氟聚合物材料的合成方法，其特徵在於，所述方法包括將至少以下物質共聚的步驟-選自氟化乙烯基單體的第一單體，和 -由下式(9)表示的第二單體
7.權利要求6的方法，其特徵在於，所述共聚是自由基共聚。
8.權利要求6的方法，其特徵在於，所述第一單體是由下式(11)表示的氟化乙烯基單
9.權利要求6的方法，其特徵在於，所述第二單體由下式(1 表示
10.權利要求9的方法，其特徵在於，所述第二單體選自其中Y1和t各自為氧原子的乙烯基醚。
11.權利要求6的方法，其特徵在於，所述第二單體是由下式(14)表示的乙烯基醚
12.權利要求1 5中任一項的碳氟聚合物材料作為陰離子交換膜的用途。
全文摘要
本發明涉及碳氟聚合物材料及其合成方法，所述碳氟聚合物材料包含具有以下式(1)的單元的主鏈，在式(1)中Z是季銨基；Y1和Y2各自獨立地為氧雜原子或硫雜原子；A是具有2～6個碳原子的氟化或全氟化直鏈；R1代表苯基或芳基或-CR2R3-基團；和R4選自氫原子，由下式(3)表示的基團，以及直鏈或支化的、環狀或無環的烷基或滷代烷基；m是0～10、優選0～3的整數；m′、n和r是各自獨立地等於0或1的整數；且s等於0或1，條件是當s等於0時則R4不同於氫原子。
文檔編號H01M2/10GK102190752SQ20111003355
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月31日 優先權日2010年2月2日
發明者奧德麗.馬蒂南特, 布魯諾.阿梅杜裡, 菲利普.凱普倫, 阿里.阿萊迪尼 申請人:原子能和代替能源委員會, 國家科學研究中心, 蒙彼利埃化學國立學校