全氟烯烴磺酰亞胺類化合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種全氟烯烴磺酰亞胺類化合物及其制備方法，具體地，本發(fā)明提供了一種如式I所示的化合物，及其制備方法。式中，各基團的定義如說明書中所述。本發(fā)明的化合物具有氣相酸性強，吸水性好，易于水解出質子導電基團，熱穩(wěn)定性好等特征，可以用于制備高效，耐高溫的質子導電膜。
【專利說明】全氟烯烴磺酰亞胺類化合物及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及質子交換膜【技術領域】，尤其涉及一種新型全氟烯烴磺酸亞胺類化合物 及其合成方法。

【背景技術】
[0002] 質子交換膜（Proton Exchange Membrane)是燃料電池的核心部件，它不但具有 隔離燃料和氧化劑的作用，更具有電解質的作用，質子通過PEM實現(xiàn)從陽極至陰極的輸送， 而PEM對電子則能阻止其遷移，是一種選擇透過的功能高分子膜。優(yōu)異的質子交換膜應當 具備：高的質子傳導率；低的燃料滲透性；優(yōu)異的化學和機械穩(wěn)定性等。經過大量的研究表 明，全氟磺酸型膜是目前最合適的質子交換膜。已經商業(yè)化的全氟磺酸型膜主要有以下幾 種：美國Dupont公司生產的Nafion系列膜；美國Dow化學公司研制的XUS-B204膜；旭化 成的Aciplex系列膜；日本Asahi公司開發(fā)的Flemion膜。
[0003]

【權利要求】
1. 一種具有式I所示結構的化合物： 式中：
R1選自下組：取代或未取代的Cl?ClO的氧基-氟代亞烷基； R2選自下組：取代或未取代的Cl?ClO的氟代烷基、取代或未取代的Cl?ClO的氟代 醚基、氟代醚基磺酰氟、氟代醚基磺酸、氟代醚基磺酰亞胺； η為0或1 ; R3為Η、銨根、堿金屬、Si(CH3)3 ; 所述取代指基團上的一個或多個氫原子被選自下組的取代基取代：鹵素、未取代的磺 酸基或被1-6個選自A組的基團所取代的磺酸基，其中A組取代基包括：氟原子、未取代的 或被1-3個選自B組的取代基所取代的胺基，其中B組取代基包括：C1?C4氟代烷基、Cl? C4氟代烷基磺酸基、氟代磺酸基、Cl?C4氟代烷基亞磺酸基、氟代亞磺酸基；且 當所述的R1為-OCF2 (CF3)CF-且n=l時，所述的R2不為-CF3。
2. -種具有式II所示結構的中間體化合物，或其鹽：
式中，RpR2、R3和η的定義如權利要求1中所述。
3. 如權利要求1所述的式I化合物的制備方法，其特征在于，包括步驟：
在惰性溶劑中，在催化劑存在下，對式II化合物進行消除反應，從而得到式I化合物； 其中，RpR2、R3和η的定義如權利要求1中所述。
4. 如權利要求2所述的式II化合物的制備方法，其特征在于，包括步驟：
在惰性溶劑中，用式IIa化合物與式IIb化合物反應，得到式II化合物； 或所述方法包括步驟：
在惰性溶劑中，用式ΠΙ化合物與式IIIa化合物反應，得到式II化合物； 上述各式中，η和各基團的定義如上所述。
5. 如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的式IIa化合物是如下制備的： R2SO2NHNa+(Me3Si)2NR3 -R2SO2NNaSiMe3 ; IIa 在惰性溶劑中，用R2SO2NHNa與（Me3Si)2NR3反應，得到式IIa化合物； 式中，R2和R3的定義如上所述。
6. -種如下式III所示的化合物：
式中，％、R2、R3、η的定義如權利要求1中所述； &選自下組出、恥、5丨（013)3。
7. -種權利要求1所述的式I化合物的用途，其特征在于，所述的式I化合物用于制備 質子交換膜、或用作制備質子交換膜的原料。
8. -種質子交換膜，其特征在于，所述的質子交換膜是用權利要求1所述的式I化合物 作為原料制備而成。
9. 一種質子交換膜的制備方法，其特征在于，用權利要求1所述的式I化合物進行聚合 反應，或用所述式I化合物與取代或未取代的C2?C6的烯烴進行共聚反應，從而制得質子 交換膜。
10. -種燃料電池，其特征在于，所述的燃料電池具有如權利要求8所述的質子交換 膜。
11. 一種聚合物或共聚物，其特征在于，所述的聚合物或共聚物是將權利要求1所述的 式I化合物作為單體，通過均聚或共聚反應而形成。
12. -種制品，其特征在于，所述的制品含有權利要求11所述的聚合物或共聚物，或由 權利要求11所述的聚合物或共聚物制成。
【文檔編號】C08L29/10GK104447435SQ201310429029
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權日:2013年9月18日
【發(fā)明者】胡金波, 張麗君, 何正標, 高燕, 張梁, 孫建慶 申請人:中國科學院上海有機化學研究所