一种全钒氧化还原液流电池用离子交换膜的合成及制备方法

摘要

本发明涉及全钒氧化还原液流电池用隔膜领域，特别涉及一种磺化聚芳醚酮离子交换膜的合成、制备和应用。本发明的离子交换树脂为磺化聚芳醚酮共聚物，其结构单元包括：                                               和，本发明的磺化聚芳醚酮树脂具有优异的耐热性能，溶解性优异，能在常温下溶于二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等强极性溶剂中；另外采用流延成型的方法制备的磺化聚芳醚酮离子交换膜具有良好的拉伸强度，离子交换容量高同时化学稳定性良好，该离子交换膜的性能与Nafion膜性能相当，个别指标甚至优于Nafion膜；另外，磺化聚芳醚酮树脂合成条件简单、制备膜工艺成熟、成本比全氟磺酸型离子交换膜低廉，不容易引起环境污染等优点，主要应用于钒电池。

主权项

一种磺化聚芳醚酮共聚物的合成方法，其特征在于：所述磺化聚芳醚酮共聚物的结构单元包括：其中Ar为磺化聚芳醚酮共聚物的结构单元摩尔百分比为30％‑70％，即磺化聚芳醚酮树脂的磺化度为30‑70％；所述合成方法包括以下步骤：(1)合成反应以4，4‑二氟苯甲酮、芳香二元酚为反应原料，在非质子强极性溶剂、催化剂、脱水剂的作用下，于140～160℃常压反应2～3小时，去除脱水剂后升温至180‑200℃常压反应2～4小时，得磺化聚芳醚酮共聚物，然后将共聚物采用沉淀剂沉淀析出，得到磺化聚芳醚酮共聚物；所使用的芳香二元酚必须含有2‑磺酸对苯二酚，即所使用的芳香二元酚还含有双酚A或双酚F或酚酞或联苯二酚；所述催化剂为碳酸钾、非质子强极性溶剂为N‑甲基吡咯烷酮、脱水剂为甲苯；所使用原料摩尔配比为:4,4‑二氟苯甲酮:2‑磺酸对苯二酚和芳香族二元酚:催化剂:非质子强极性溶剂:脱水剂＝1:1:1.0～1.2:4～5:0.5～1.0；(2)精制树脂将合成的磺化聚芳醚酮树脂经过沸水水洗、干燥、再次利用有机极性溶剂溶解、沉淀、有机溶剂萃取、干燥得到精制的磺化聚芳醚酮共聚物树脂，所述沉淀剂为去离子水。