質子交換膜、其製備方法及其用途的製作方法

2023-06-16 12:59:06 3

專利名稱：：質子交換膜、其製備方法及其用途的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種氫氧燃料電池用的質子交換膜，屬於材料化學領域，特別涉及一種含有杯芳烴衍生物與的薄膜。
背景技術：
：近年來，質子交換膜燃料電池(PEMFC)作為動力源的研究在電化學和能源科學領域成為熱點。PEMFC具有髙功率密度、高能量轉換效率、低溫啟動、環境友好等優點，廣泛應用於軍事、航天、能源和交通等領域。質子交換膜(PEM)是PEMFC的核心部件，它與一般化學電源中的隔膜有很大的不同，首先，它不僅僅是-一種簡單的隔膜材料，它還是支撐電解質和電極活性物質的基底另外，更重要的是，PEM還是一種選擇性透過膜，是傳遞質子的介質和通道，區別於通常的多孔膜。理想的PEM應滿足質子傳導率高、電導率低、氣體滲透率低、機械強度高、熱穩定與化學穩定性高以及適當的性價比等條件。目前，最常用PEM為美國杜邦公司生產的多(全)氟磺酸聚合物，Nafion系列質子交換膜，雖然巳經實現了商品化，但由於全氟樹脂的合成和磺化過程十分困難，導致其生產困難，成本很高，另外，其氣體滲透性也存在問題。最近有報導使用非氟主鏈的聚合物如聚芳醚碸與聚丁二烯嵌段的部分磺化高分子為替代品的質子交換膜材料，但其機械性能與熱、化學穩定性遠不如Nafion系列質子交換膜。另外，也有報導將磷酸根、雜多酸根及分子篩等作為替代磺酸根的官能團引入非氟或多(全)氟i鏈高分子材料中來傳輸質子。但其對質子的結合一離解速度不如磺酸根快，降低了燃料電池的工作效率，而且其在工作狀態下的化學穩定性亦不如磺酸根。實際上，目前所有報導的質子交換膜高分子材料都是基於水合質子在其內部擴散的機制而設計的。這就使質子交換膜高分子材料中傳輸質子的官能團(磺酸根、磷酸根、雜多酸根等)的選擇受到限制，同時也限制了高分子主鏈的選擇，增加了合成的難度，使PEM的價格居高。另外，質子在質子交換膜高分子材料中的擴散必須要有一定量的水作為介質，這使PEM的工作條件也受到很大局限燃料電池工作溫度必須控制在100匸以下，當超過l0OTC時，質子交換膜內的水蒸發，嚴重降低質子傳輸效率，因此所有的燃料電池都把工作溫度控制在80匸左右。這意味著燃料電池產生總能量約50《必須被用於冷卻燃料電池工作系統，以移去燃料電池自身產生的熱量，這將大大降低燃料電池的比功率。杯芳烴是由苯酚與甲醛在鹼性條件下縮合而成的環狀化合物，因其結構類似於希臘聖杯而得名，分子具有一個由苯環圍成的杯狀疏水空腔，習慣上，杯芳烴的對叔基位置成為上沿，酚羥基位置為下沿。杯芳烴衍生物是一類優良的人工合成的大環受體化合物，具有分子識別及物質傳輸等超分子特性，在一定的化學環境中能夠識別質子，傳輸質子。他們作為一類新型的環形配體，與許多離子型和非離子型客體均能形成穩定的絡合物或包合物等超分子化合物。
發明內容本發明的目的是提供一種氫氧燃料電池用的質子交換膜。為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現質子交換膜，其特徵在於，包括襯底支撐膜和含有杯芳烴或杯芳烴衍生物的聚合物。其中，所述的質子交換摸為液膜或固膜。其中，所述的襯底支撐膜孔徑為50-200nm,膜厚度為20-100微米。其中，所述質子交換膜包括襯底支撐膜和1-10層由杯芳烴或含有杯芳烴衍生物的聚合物製成的固膜。其中，所述聚合物為杯芳烴衍生物與可共聚的單體聚合而成的聚合物。其中，所述的杯芳烴衍生物為杯(4)芳烴衍生物，杯(6)芳烴衍生物、杯(8)芳烴衍生物。其中，所述的杯芳烴衍生物為含有可聚合基團的杯芳烴衍生物。其中，所述的可聚合基團位於杯芳烴衍生物的上沿。其中，所述聚合物含有結構式為式I的物質I其中，j=4、6或8且p為0"(j-1)的任一整數；R'為含有碳碳雙鍵的基團。其中，所述的R'為含有活性碳碳雙鍵的基團。其中，所述的R'為含有共軛雙鍵的基團。其中，所述的共軛雙鍵為碳碳雙鍵和羰基。其中，所述的共軛雙鍵為碳碳雙鍵和羰基，且R'不是醯胺基。其中，所述的R'選自丙烯醯胺基、烯丙基、乙烯氧基中的一種。其中，所述聚合物含有結構式為式II的物質，II其中，j=4、6或8且p為0-(j-l)的任一整數；R'為含有碳碳雙鍵的基團，f為可與R'基團聚合的單體，m:n=(25-200):1。其中，R2為含有碳碳雙鍵的單體。其中，所述的R'為含有活性雙鍵的基團。其中，所述的活性碳碳雙鍵為共軛雙鍵其中，所述的共軛雙鍵為碳碳雙鍵和羰基。其中，所述的共軛雙鍵分別為碳碳雙鍵和羰基，且R'不是醯胺基。其中，所述的R'選自丙烯醯胺基、烯丙基或乙烯氧基。其中，所述的R2為含有碳碳雙鍵的脂肪烴或芳香烴或它們的衍生物。其中，所述的RS為氟烯烴、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯中的一種。其中，所述的f為四氟乙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯中的一種或多種。formulaseeoriginaldocumentpage9其中，其中，j=4、6或8且p為0-(j-l)的任一整數；R'為含有碳碳雙鍵的基團，R'為含有碳碳雙鍵的基團，f和R'為含有碳碳雙鍵的單體，l:m:n=(25-200):(25-200):1。其中，所述的R'為含有活性碳碳雙鍵的基團。其中，所述的活性碳碳雙鍵為共軛雙鍵。其中，所述的共軛雙鍵為碳碳雙鍵和羰基。其中，所述的共軛雙鍵分別為C《雙鍵和羰基，且R'不是醯胺基。其中，所述的R'選自丙烯醯胺基、烯丙基或乙烯氧基。其中，所述的f和R，為含有碳碳雙鍵的脂肪烴或芳香烴或它們的衍生物。其中，所述的R2和R3中的一個為氟烯烴，另一個為含有碳碳雙鍵的脂肪烴或芳香烴或它們的衍生物。其中，所述的12和1:'不相同，且f和R3選自氟烯烴、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯中的一種。其中，所述的氟烯烴為四氟乙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯中的一種或多種。含有杯芳烴的聚合物分子量為10000-200000。一種製備質子交換膜的方法，其特徵在於，包括以下步驟A、用聚偏氟乙烯膜作為襯底支撐膜；B、在襯底支撐膜上組裝由杯芳烴或含有杯芳烴衍生物的聚合物製成的固膜，構成複合組裝膜-，C、步驟B獲得的複合組裝膜於200—40Or、氬氣體護下保溫48小時，再以30—80XVmin的冷卻速率冷卻至室溫即得到質子交換膜。其中，所述的步驟A中，在襯底支撐膜上塗上含有杯芳烴衍生物的聚合物的溶液'.其中，所述的含有杯芳烴衍生物的聚合物為權利要求5-34任一權利要求所述的聚合物。其中，所述的質子交換膜含有i-io層固膜，多層固膜排列規整。其中，使用旋塗法、流延法、浸漬法中的任一種方法將含有杯芳烴衍生物的聚合物的溶液凃在襯底支撐膜上。其中，所述的襯底支撐膜孔徑為50-200nm，膜厚度為20-100微米。一種製備質子交換膜的方法，其特徵在於，包括以下步驟D、用聚偏氟乙烯膜作為襯底支撐膜；E、將權利要求5-34任一權利要求所述的含有杯芳烴的聚合物溶於溶劑製成溶液，溶液濃度為70—120g/L:F、將步驟B的溶液塗於襯底支撐膜上，塗層的厚度為50—100微米G、步驟C獲得的襯底支撐膜於200_400X:、氬氣保護下保溫48小時，再以30_801C/min的冷卻速率冷卻至室溫即得到質子交換膜。其中，所述的襯底支撐膜孔徑為50-200nm，膜厚度為20-100微米。其中，使用旋塗法、流延法、浸漬法中的任一種方法將含有杯芳烴衍生物的聚合物溶液塗在襯底支撐膜上。所述的質子交換膜可用於製造氫氧燃料電池中。本發明中的襯底支撐膜孔徑為50-200nm,膜厚度為20-100微米，可以使用本發明中的含有杯芳烴衍生物的聚合物製成，也可以使用其他材料製成。本發明中所述的碳碳雙鍵結構式為formulaseeoriginaldocumentpage10本發明的中的質子交換膜，厚度在l0—100微米之間；由熱重分析儀和差示掃描量熱分析儀測定，其使用溫度最高可達400XT;在室溫下，通過CHI—660A型電化學工作站，用四電極交流阻抗法測得其電導率為0.8-l.lX10"S.cm1,阻抗約5000-20000Q。與
背景技術：
中所介紹的方法相比，本發明首次使用杯芳烴衍生物作為傳遞質子的功能基團，拋棄了傳統的以水合質子擴散為原理的質子傳輸過程，不需要水為介質，而是在聚合物固體中通過超分子作用構築"質子通道"，直接進行質子傳輸，這打破了現行氫氣/氧氣燃料電池質子交換膜的局限性，使之可以在更高的溫度下工作，可從整體上提高燃料電池的效率另外，由於質子交換膜中沒有水的存在，這也大大加強了質子交換膜的阻抗，提高了抗電流擊穿能力，因此可以在高電流密度下工作。具體實施方式實施例1:A、2L不鏽鋼耐壓反應釜，打壓試漏後，充氬氣抽真空三次後備用；B、將10g5—丙烯醯胺基—25，26,27，28—四羥基杯(4〕芳烴溶於5OmL三氯甲烷中待用；C、將30mL苯乙烯單體溶於50niL三氯甲烷中，攪拌下加入80mgBPO,等全部溶解後，送入A步的反應釜中，然後向反應釜中通入氬氣至常ffi,攪拌，轉速500轉/分；將反應釜緩慢升溫至70X:，回流2小時，再用氬氣壓入步驟B配製好的溶液，使反應釜內壓力保持在2公斤大氣壓；繼續回流l小時後，壓入四氟乙烯單體，使反應釜內壓力達到4-5公斤大氣壓攪拌48小時後，待釜內壓力下降至恆定，停止攪拌，放氣卸壓，取出產物；D、將產物用甲醇洗滌，過濾，沉澱用氯仿一甲醇重結晶，烘千，粉碎。製得的聚合物結構式為E、將歩驟D中得到的聚合物配成100g/L的諷仿溶液；F、將聚偏氟乙烯膜依次用濃硫酸浸泡24小時、去離子水煮沸24小時，聖復三次，再於室溫下晾乾，待用；G、將步驟F中處理過的聚偏氟乙烯膜浸泡在步驟E中的聚合物溶液中，置於超聲波清洗器中3分鐘，重複三次H、將步驟G中聚偏氟乙烯膜取出，晾乾；I、將步驟H中的聚偏氟乙烯膜於LB膜儀中連續提拉三次，與材料為5_丙烯醯胺基一25，26,27，28—四羥基杯(4)芳烴單分子膜組裝成膜J、將步驟I獲得的組裝膜膜放入電爐中於3001C、氬氣保護下保存48小時，以5OXVmin冷卻速率冷卻至室溫即得質子交換膜。實驗測得膜厚度為l00微米，常溫下電導率為1.1X10—2Scm—'。對步驟C的產物使用紫外光譜儀進行測定，紫外吸收光譜圖如圖4所示，從紫外吸收光譜圖中可以看出，紫外光譜圖中顯示有5—丙烯醯胺基一25,26，27,28—四羥基杯〔4)芳烴的吸收光譜即圖中標記的杯(4)芳烴的曲線，其中含氟二元共聚曲線為苯乙烯與全氟(氧雜乙烯基)醚的二元共聚物，以及5—丙烯醯胺基一25，26,27，28—四羥基杯(4)芳烴與苯乙烯、四氟乙烯混合物的曲線，另外還有一條與前述三條吸收峰不同的吸收峰，即5—丙烯醯胺基一25，26，27，28—四羥基杯(4)芳烴與苯乙烯、四氟乙烯的聚合物吸收峰，標記為三元共聚物。可見，本實施例製備出了上述結構式的聚合物。步驟D製得的聚合物紅外光譜圖如圖3所示，紅外圖中可看出，在3400位置為杯芳烴羥基吸收峰，3000-3200位置為苯乙烯中苯環吸收峰，1727為杯芳烴羰基峰，1500-1150為全氟(氧雜乙烯基)醚的吸收峰。實施例2:A、2L不鏽鋼耐壓反應釜，打壓試漏後，充氬氣抽真空三次後備用；B、將l0g5—丙烯醯胺基一25，26,27,28—四羥基杯(4)芳烴溶於50mL三氯甲烷中待用；C、將70mL苯乙烯單體溶於150mL三氯甲烷中，攪拌下加入80mgBPO,等全部溶解後，送入A歩的反應釜中，然後向反應釜中通入氬氣至常壓，攪拌，轉速500轉/分將反應釜緩慢升溫至70C，回流2小時，再用氬氣壓入B歩配製好的溶液，使反應釜內壓力保持在l.5公斤大氣壓繼續回流l小時後，壓入偏氟乙烯單體，使反應釜內壓力達到5公斤大氣壓；攪拌48小時後，待釜內壓力下降至恆定，停止攪拌，放氣卸壓，取出產物D、將產物用甲醇洗滌，過濾，沉澱用氯仿一甲醇重結晶，烘乾，粉碎。製得的含杯芳烴的聚合物結構式為製備質子交換膜的其餘歩驟與實施例1相同，實驗測質子交換膜厚度為50微米,常溫下電導率為8.0X10—:'Scm—1實施例3:A、2L不鏽鋼耐壓反應釜，打壓試漏後，充氬氣抽真空三次後備用B、將l0g5—丙烯醯胺基一25，26,27，28—四羥基杯(4〕芳烴溶於5OmL三氯甲烷中待用；C、將90mL苯乙烯單體溶於150mL三氯甲烷中，攪拌下加入80mgBPO,等全部溶解後，送入A步的反應釜中，然後向反應釜中通入氬氣至常壓，攪拌，轉速500轉/分；將反應釜緩慢升溫至70C，回流2小時，再用氬氣壓入B步配製好的溶液，使反應釜內壓力保持在2公斤大氣壓；繼續回流l小fl、t後，壓入三氟氯乙烯單體，使反應釜內壓力達到5公斤大氣壓攪拌48小時後，待釜內壓力下降至恆定，停止攪拌，放氣卸壓，取出產物；D、將產物用甲醇洗滌，過濾，沉澱用氯仿一甲醇重結晶，烘千，粉碎。製得的含杯芳烴的聚合物結構式為其餘步驟與實施例l相同。實施例4:A、2L不鏽鋼耐壓反應釜，打壓試漏後，充氬氣抽真空三次後備用B、將12g5—烯丙基一25，26，27,28—四羥基杯(4)芳烴溶千50mL三氯甲烷中待用C、將30mL苯乙烯單體溶於5OmL三氯甲烷中，攪拌下加入8OmgBPO,等全部溶解後，送入(1)步的反應釜中，然後向反應釜中通入氬氣至常壓，攪拌，轉速500轉/分將反應釜緩慢升溫至7Or,回流2小時，再用氬氣壓入B步配製好的溶液，使反應釜內壓力保持在2公斤大氣壓；繼續回流l小時後，壓入三氟氯乙烯單體，使反應釜內壓力達到5公斤大氣壓；攪拌48小時後，待釜內壓力下降至恆定，停止攪拌，放氣卸壓，取出產物；D、將產物用甲醇洗滌，過濾，沉澱用氯仿一甲醇重結晶，烘千，粉碎。製得的含杯芳烴的聚合物結構式為-其餘步驟與實施例]相同。實施例5:A、將20g5—烯丙基一25，26，27，28—四羥基杯(4〕芳烴溶於80mL三氯甲烷中待用；B、將70mL甲基丙烯酸甲酯溶於12OmL三氯甲烷中，攪拌下加入150mgBPO,70t:下回流1小時，再加入A歩中的杯芳烴衍生物溶液，回流48小時；C、將產物用甲醇沉澱，過濾，烘千。formulaseeoriginaldocumentpage15其餘歩驟與實施例l相同。實施例6:將20g5—烯丙基一25,26,27,28—四羥基杯(4)芳烴溶於80mL三氯甲烷中待用；將70mL苯乙烯溶於120mL三氯甲烷中，攪拌下加入150mgBPO,在70X:下回流1小時，再加入A步中的杯芳烴衍生物溶液，回流48小時；將產物用甲醇沉澱，過濾，烘乾。製得的含杯芳烴的聚合物結構式為formulaseeoriginaldocumentpage15其餘步驟與實施例l相同。實施例7,A、將0.lmol5—乙烯氧基一25,26，27，28—四羥基杯(4)芳烴溶於150mL三氯甲烷中待用B、將lOmol甲基丙烯酸甲酯溶於120mL三氯甲垸中，攪拌下加入200mgBK)，在70C下回流1小時，再加入A歩中的杯芳烴衍生物溶液，回流48小時C、將產物用甲醇沉澱，過濾，烘乾。製得的含杯芳烴聚合物的結構式為D、將步驟C中得到的聚合物配成100g/L的氯仿溶液；E、將聚偏氟乙烯膜依次用濃硫酸浸泡24小時、去離子水煮沸24小時，重複H次，再於室溫下晾乾，待用；F、將歩驟E中處理過的聚偏氟乙烯膜浸泡在步驟D中的聚合物溶液中，置於超盧波清洗器中3分鐘，重複三次；G、將步驟F中聚偏氟乙烯膜取出，懸掛晾乾；實施例8將實施例7中的lOmol甲基丙烯酸甲酯更換為18moL苯乙烯，其餘步驟與實施例7相同，製得含杯芳烴的聚合物結構式為實施例9,A、2L不鏽鋼耐壓反應釜，打壓試漏後，充氬氣抽真空三次後備用B、將l0g5—丙烯醯胺基—25,26,27,28—四羥基杯(4)芳烴溶於5OmL三氯甲烷中待用C、將90mL苯乙烯單體溶於150mL三氯甲烷中，攪拌下加入80mgBPO，等^部溶解後，送入A步的反應釜中，然後向反應釜中通入氬氣至常壓，攪拌，轉速500轉/分；將反應釜緩慢升溫至70TC，回流2小時，再用氬氣壓入B步配製好的溶液，使反應釜內壓力保持在2公斤大氣壓；繼續回流l小時後，放氣卸K.取出產物；D、將產物用甲醇洗滌，過濾，沉澱用氯仿一甲醇重結晶，烘乾，粉碎。製得含杯芳烴的聚合物結構式為用紅外光譜檢測，譜圖如圖1所示，其中線1為聚苯乙烯，線2為共聚物，由圖1可以清晰看出，在3500—3300位置出現氫鍵吸收峰，在170位置出現羰基吸收峰，這是由丙烯醯胺基杯芳烴嵌段引入的，是其特徵吸收峰。測定步驟C的產物紫外吸收光譜如圖5所示，從圖5可以看出，紫外吸收光譜檢測圖中含有5—丙烯醯胺基一25，26，27,28—四羥基杯(4)芳烴單體，5—丙烯醯胺基一25，26，27，28—四羥基杯(4〕芳烴與苯乙烯的混合物曲線，聚苯乙烯的曲線，5—丙烯醯胺基一25,26,27,28—四羥基杯(4:芳烴與苯乙烯聚合的曲線，可以看出，共聚物與其它幾種吸收曲線是完全不同的。可見，本實施例製備出了5—丙烯醯胺基一25,26，27，28—四羥基杯(4〕芳烴與苯乙烯的聚合物。其餘步驟與實施例7相同。實施例10，將實施例9中的苯乙烯更換為0.7mo1甲基丙烯酸甲酯，並調整溶劑使用量，其餘步驟與實施例9相同。製得的含苯芳烴的聚合物結構式為其餘步驟與實施例9相同。實驗測得膜厚度為90微米，常溫下電導率為9.0X10，Scm—'。實施例11，將實施例9中的苯乙烯更換為lmol乙烯酸乙酯，並調整溶劑用量，其餘步驟與實施例9相同，製得的含杯芳烴的聚合物結構式為OH0H將實施例7、8、9、10、11、12製得的質子交換膜，使用圖2所示裝置測定其質子傳輸率數據如下表所示源酸相pH值源鹼相pH值終酸相pH值終鹼相pH值淨質子傳輸率實施例73.6811.909.7011.8838.3%實施例83.6811.909.0711.9021.5%實施例94.0212.549.6612.3085.3%實施例104.0212.549.8212.5098.2%實施例ll4.0212.549.4412.4366.5%圖2中，兩根棒狀物為pH電極，用來測pH值，管中液體為一面酸性，一面為鹼性，中間為質子傳輸膜。杯(4)芳烴、杯(6)芳烴、杯(8)芳烴具有相似的結構，具有相同性質，他們的衍生物均可製成的聚合物均可用作製造質子交換膜。對用苯乙烯-氟烯烴二元共聚物、苯乙烯-氟烯烴-丙烯醯胺杯[4]芳烴三元共聚物、丙烯醯胺杯[4]芳烴-苯乙烯二元共聚物製成的質子傳輸膜的質子傳輸率進行對比試驗，結果如下表所示，從表中數據可見，含杯[4]芳烴的共聚物的質子傳輸率等於或高於苯乙烯-氟烯烴二元共聚物。tableseeoriginaldocumentpage19對用MMA-氟烯烴二元共聚物、MMA-氟烯烴-丙烯醯胺杯[4]芳烴三元共聚物、MMA-丙烯醯胺杯[4]芳烴二元共聚物製成的質子交換膜的質子傳輸率對比試驗，結果如下表:MMA為甲基丙烯酸甲酯tableseeoriginaldocumentpage19從表中數據可以看出，含有杯(4)芳烴的聚合物，質子傳輸率更高。對不同的杯(4)芳烴含量的聚合物製成的質子交換膜質子傳輸率試驗結果如下表所為^，樣品初始終止傳輸率(%)源相(PH)吸收相(PH)源相(pH)吸收相(pH)苯乙烯--氟烯烴共聚物3.1811.143.2711.0518.7三元共聚物l3.1811.143.3410.8630.8三元共聚物23.1811.143.3610.8633.9三元共聚物43.1811.143.4210.8242.5三元共聚物53.1811.143.3910.8338.3上表中的三元共聚物為苯乙烯、四氟乙烯和5—丙烯醯胺基一25，26，27，28—四羥基杯(4)芳烴共聚的聚合物，1號聚合物含有2.24%的杯芳烴單元，2號含有2.71%，3號含有6.93%，4號含有49.75%，5號含有7.76%。本發明中的實施例僅用於對本發明進行說明，並不構成對權利要求範圍的限制，本領域內技術人員可以想到的其他實質上等同的替代，均在本發明保護範圍。圖1為實施例9製得的產物紅外光譜圖；圖2為測定本發明中的質子交換膜質子傳輸率的裝置結構示意圖；圖3為實施例1步驟D製得的聚合物的紅外光譜圖；圖4為實施例1的步驟C製得的產物紫外吸收光譜圖；圖5為實施例9中的步驟C製得產物的紫外吸收光譜圖。權利要求1.質子交換膜，其特徵在於，包括襯底支撐膜和含有杯芳烴或杯芳烴衍生物的聚合物。2、根據權利要求1所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的質子交換摸為液膜或固膜。3、根據權利要求1所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的襯底支撐膜孔徑為50-200nm，膜厚度為20-100微米。4、根據權利要求2所述的質子交換膜，其特徵在於，所述質子交換膜包括襯底支撐膜和l-l層由杯芳烴或含有杯芳烴衍生物的聚合物製成的固膜。5、根據權利要求l-4任一權利要求所述的質子交換膜，其特徵在於，所述聚合物為杯芳烴衍生物與可共聚的單體聚合而成的聚合物。6、根據權利要求5所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的杯芳烴衍生物為杯(4)芳烴衍生物，杯(6)芳烴衍生物、杯(8)芳烴衍生物。7、根據權利要求6所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的杯芳烴衍生物為含有可聚合基團的杯芳烴衍生物。8、根據權利要求7所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的可聚合基團位於杯芳烴衍生物的上沿。9、根據權利要求5-8任一權利要求所述的質子交換膜，其特徵在於，所述聚合物含有結構式為式1的物質formulaseeoriginaldocumentpage2其中，j=4、6或8且p為0-(j-1)的任一整數；R'為含有碳碳雙鍵的基團。10、根據權利要求9所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的R'為含有活性碳碳雙鍵的基團。11、根據權利要求10所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的R'為含有共軛雙鍵的基團,,12、根據權利要求11所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的共軛雙鍵為碳碳雙鍵和羰基。13、根據權利要求12所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的共軛雙鍵為碳碳雙鍵和羰基，且R'不是醯胺基。14、根據權利要求9所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的R'選自丙烯醯胺基、烯丙基、乙烯氧基中的一種。15、根據權利要求8所述的質子交換膜，其特徵在於，所述聚合物含有結構式為式II的物質，II其中，j=4、6或8且p為0-(j-l)的任一整數；R'為含有碳碳雙鍵的基團，R2為可與R'基團聚合的單體，m:n=(25-200):1。16、根據權利要求15所述的質子交換膜，其特徵在於，R2為含有碳碳雙鍵的單體。17、根據權利要求15所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的R'為含有活性雙鍵的基團。18、根據權利要求17所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的活性碳碳雙鍵為共軛雙鍵。19、根據權利要求18所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的共軛雙鍵為碳碳雙鍵和羰20、根據權利要求19所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的共軛雙鍵分別為碳碳雙鍵和羰基，且R'不是醯胺基。21、根據權利要求15所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的R'選自丙烯醯胺基、烯丙基或乙烯氧基。22、根據權利要求15-21任一權利要求所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的R2為含有碳碳雙鍵的脂肪烴或芳香烴或它們的衍生物。23、根據權利要求22所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的R2為氟烯烴、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯中的一種。24、根據權利要求23所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的W為四氟乙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯中的一種或多種。25、根據權要求15所述的質子交換膜，其特徵在於，所述聚合物含有結構式為式III的物質，formulaseeoriginaldocumentpage4其中，其中，j=4、6或8且p為0-(j-1)的任一整數；R'為含有碳碳雙鍵的基團，R'為含有碳碳雙鍵的基團，R2和R'為含有碳碳雙鍵的單體，l:m:n=(25-200):(25-200):1。26、根據權利要求25所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的R'為含有活性碳碳雙鍵的基團。27、根據權利要求26所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的活性碳碳雙鍵為共軛雙鍵。28、根據權利要求27所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的共軛雙鍵為碳碳雙鍵和羰基。29、根據權利要求27所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的共軛雙鍵分別為OC'雙鍵和羰基，且R'不是醯胺基。30、根據權利要求22所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的R'選自丙烯醯胺基、烯丙基或乙烯氧基。31、根據權利要求25-30任一權利要求所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的W和R'為含有碳碳雙鍵的脂肪烴或芳香烴或它們的衍生物。32、根據權利要求31所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的12和R'中的一個為氟烯徑，另--個為含有碳碳雙鍵的脂肪烴或芳香烴或它們的衍生物。33、根據權利要求31所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的f和R3不相同，且R二'和R'選自氟烯烴、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯中的一種。34、根據權利要求33所述的質子交換膜，其特徵在於，所述的氟烯烴為四氟乙烯、二氟氯乙烯、偏氟乙烯中的一種或多種。35、-種製備質子交換膜的方法，其特徵在於，包括以下步驟A、用聚偏氟乙烯膜作為襯底支撐膜；B、在襯底支撐膜上組裝由杯芳烴或含有杯芳烴衍生物的聚合物製成的固膜，構成複合組裝膜；C、步驟B獲得的複合組裝膜於200—400r、氬氣體護下保溫48小時，再以30一80XVmin的冷卻速率冷卻至室溫即得到質子交換膜。36、根據權利要求35所述的製備質子交換膜的方法，其特徵在於，所述的歩驟A中，在襯底支撐膜上塗上含有杯芳烴衍生物的聚合物的溶液。37、根據權利要求36所述的製備質子交換膜的方法，其特徵在於，所述的含有杯芳烴衍生物的聚合物為權利要求5-34任一權利要求所述的聚合物。38、根據權利要求35所述的製備質子交換膜的方法，其特徵在於，所述的質子交換膜含有1-10層固膜。39、根據權利要求36所述的製備質子交換膜的方法，其特徵在於，使用旋塗法、流延法、浸漬法中的任一種方法將含有杯芳烴衍生物的聚合物的溶液塗在襯底支撐膜上。40、根據權利要求35所述的製備質子交換膜的方法，其特徵在於，所述的襯底支撐膜孔徑為50-200nm，膜厚度為20-100微米。41、-種製備質子交換膜的方法，其特徵在於，包括以下步驟A、用聚偏氟乙烯膜作為襯底支撐膜；B、將權利要求5-34任一權利要求所述的含有杯芳烴的聚合物溶於溶劑製成溶液，溶液濃度為70—120g/L;C、將步驟B的溶液塗於襯底支撐膜上，塗層的厚度為50—100微米D、步驟C獲得的襯底支撐膜於200—40000、氬氣保護下保溫48小時，再以30—80XVmin的冷卻速率冷卻至室溫即得到質子交換膜。42、根據權利要求41所述的製備質子交換膜的方法，其特徵在於，所述的襯底支撐膜孔徑為50-200nm，膜厚度為20-100微米。43、根據權利要求41所述的製備質子交換膜的方法，其特徵在於，使用旋塗法、流延法、浸漬法中的任一種方法將含有杯芳烴衍生物的聚合物溶液塗在襯底支撐膜上。44、權利要求1-34所述的質子交換膜的用途，其特徵在於，所述的質子交換膜在製造敏氧燃料電池中的應用。全文摘要本發明公開了一種質子交換膜，其特徵在於，包括襯底支撐膜和含有杯芳烴或杯芳烴衍生物的聚合物。本發明中的質子交換膜可用於傳輸質子。用於氫氧燃料電池。文檔編號C08J5/22GK101210076SQ20061014794公開日2008年7月2日申請日期2006年12月25日優先權日2006年12月25日發明者傅宏偉,程彭,施憲法,勇楊,汪培承,麗王申請人:同濟大學