抗溶胀两性离子交换树脂及制备方法和离子交换膜及应用与流程

技术特征：
1.一种抗溶胀两性离子交换树脂，其特征在于，结构如下所示：其中，x、y、z是1-200的正整数，m=0-4的整数，n=0-3的整数，l=0-2的整数。2.一种权利要求1所述的抗溶胀两性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将含卤素长侧链单体、四氟乙烯以及磺酰氟烯基醚在引发剂的作用下进行自由基共聚合反应，并经钠化和h化转型后得到两性离子交换树脂前驱体；（2）将所述步骤（1）得到的前驱体进行交联季胺化反应，得到抗溶胀两性离子交换树脂。3.根据权利要求2所述的抗溶胀两性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述两性离子交换树脂前驱体中，所述含卤素长侧链单体、四氟乙烯以及磺酰氟烯基醚的摩尔百分含量分别为20-40%、20-70%和10-30%。4.根据权利要求2所述的抗溶胀两性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述引发剂选自aibn、bpo、n2f2、全氟过氧化物、过氧化物、偶氮类引发剂中的至少一种。5.根据权利要求2所述的抗溶胀两性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述自由基共聚合反应的温度为20-120℃，反应的压力为2.0-10mpa，反应的时间为3-24h。6.根据权利要求2或5所述的抗溶胀两性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，所述自由基共聚合反应的方法包括溶液聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法、本体聚合法中的任意一种。7.根据权利要求2所述的抗溶胀两性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述交联季胺化反应包括以下步骤：（a）将制备的前驱体加热溶解在溶剂中；
（b）向所述步骤（a）得到的溶液中加入四（3-氨基丙基）铵，进行反应；（c）向所述步骤（b）反应得到的溶液中加入该溶液的不良溶剂，使得溶液中的树脂析出，得到抗溶胀两性离子交换树脂。8.根据权利要求7所述的抗溶胀两性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤（b）中，所述四（3-氨基丙基）铵与前驱体中含卤素长侧链单体的摩尔比为1:2-4:1。9.根据权利要求7所述的抗溶胀两性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤（b）中，所述反应是在20~80℃下反应1~10h。10.一种抗溶胀两性离子交换膜，其特征在于，采用权利要求1所述的抗溶胀两性离子交换树脂或权利要求2~9中任一项所述的制备方法制备的抗溶胀两性离子交换树脂制备得到。11.根据权利要求10所述的抗溶胀两性离子交换膜在燃料电池、氯碱电解池以及水电解制氢电解池中的应用。

技术总结
本发明属于离子交换膜技术领域，具体涉及一种抗溶胀两性离子交换树脂及制备方法和离子交换膜及应用。本发明提供了一种抗溶胀两性离子交换树脂，该树脂的结构如下所示：其中，x、y、z是1-200的正整数，m=0-4的整数，n=0-3的整数，l=0-2的整数。该树脂中的全氟主链能提高其化学稳定性，亲水性的长侧链结构有利于微相分离，构建离子通道，提高质子传导率。此外，该树脂中具有的季胺化基团与磺酸基团共同构成两性离子交换树脂，正负离子间的静电相互吸引削弱了磺酸基团的吸水能力，进而能够使采用该树脂制备得到的两性离子交换膜具有较低的吸水率，显著改善了两性离子交换膜的溶胀现象。著改善了两性离子交换膜的溶胀现象。


技术研发人员：干志强 李道喜 周明正 唐浩林 柴茂荣 刘品阳 方亮 王福瑶 夏丰杰 刘真
受保护的技术使用者：武汉绿动氢能能源技术有限公司
技术研发日：2022.10.20
技术公布日：2022/11/18