相關(guān)申請的交叉引用本申請要求享有2022年12月16日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2022-0176765號的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開內(nèi)容通過引用全部并入本文。本發(fā)明涉及一種新型聚合物以及陰離子交換膜，該陰離子交換膜包含該聚合物而因此具有改善的離子電導(dǎo)率和耐久性。
背景技術(shù)：
1、陰離子交換膜是指帶有正電荷離子基團(tuán)的膜，由于同種電荷的排斥力，陽離子難以通過，而選擇性地僅允許陰離子通過。
2、由于采用此類陰離子交換膜的堿性電解池(aec)可以使用鎳、錳等廉價金屬替代貴金屬鉑作為電極催化劑，因此其價格優(yōu)勢可以克服現(xiàn)有市售陽離子交換膜的缺點(例如價格高、燃料滲透等)，并廣泛應(yīng)用于燃料電池、水電解池和氧化還原液流電池等電化學(xué)裝置。
3、然而，目前的陰離子交換膜與陽離子交換膜相比離子電導(dǎo)率較低，并且由于堿性條件下的化學(xué)/機械穩(wěn)定性問題而難以實現(xiàn)商業(yè)化。因此，為了開發(fā)aec水電解池以確保其在制氫領(lǐng)域的競爭力，需要一種能夠以比以往更低的成本制造高性能、高耐用性的陰離子交換膜的技術(shù)。
4、因此，需要不斷開發(fā)具有成本競爭力且具有改善的離子電導(dǎo)率和耐久性的陰離子交換膜。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、【技術(shù)問題】
2、本發(fā)明的目的是提供一種新型聚合物、其制備方法、包含該新型聚合物并因此具有改善的離子電導(dǎo)率和耐久性的陰離子交換膜，以及該陰離子交換膜的制備方法。
3、【技術(shù)方案】
4、根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種包含以下化學(xué)式1所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物：
5、[化學(xué)式1]
6、
7、其中，在化學(xué)式1中，
8、r1和r2各自獨立地為鹵素或c1-4烷基，
9、a和b各自獨立地為0至3的整數(shù)，
10、r3和r4各自獨立地為氫或c1-4烷基，
11、r5為c1-10烷基，
12、r6至r9各自獨立地為c1-4烷基，
13、l為c1-10亞烷基，
14、q為鹵素，
15、n為1至3的整數(shù)，
16、x、y和z分別表示聚合物中各重復(fù)單元的摩爾分?jǐn)?shù)。
17、根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，提供了一種制備包含以下化學(xué)式1所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物的方法，該方法包括以下步驟：
18、使第一聚合物與鹵化氫反應(yīng)，制備得到第二聚合物，所述第一聚合物為以下化學(xué)式1-1所示的a-b-c三嵌段共聚物，所述第二聚合物為以下化學(xué)式1-2所示的a-b'-c三嵌段共聚物(步驟1)；
19、使以下化學(xué)式1-2所示的第二聚合物與以下化學(xué)式1a所示的烯烴反應(yīng)，制備得到第三聚合物，該第三聚合物為以下化學(xué)式1-3所示的a-b”-c三嵌段共聚物(步驟2)；以及
20、使以下化學(xué)式1-3所示的第三聚合物與以下化學(xué)式1b所示的二胺反應(yīng)，制備得到包含化學(xué)式1所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物(步驟3)：
21、[化學(xué)式1-1]
22、
23、[化學(xué)式1-2]
24、
25、[化學(xué)式1-3]
26、
27、[化學(xué)式1a]
28、
29、[化學(xué)式1b]
30、
31、其中，在化學(xué)式1-1至1-3、1a和1b中，
32、r1至r9、l、q、a、b、n、x、y和z如化學(xué)式1中所定義。
33、根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，提供了一種包含上述聚合物的陰離子交換膜。
34、根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，提供了一種陰離子交換膜的制造方法，該方法包括以下步驟：
35、使化學(xué)式1-3所示的第三聚合物與化學(xué)式1b所示的二胺在有機溶劑中反應(yīng)，制備得到包含化學(xué)式1所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物溶液(步驟1)；以及
36、將所述聚合物溶液流延到基材上，然后干燥流延膜(步驟2)。
37、有益效果
38、本發(fā)明的新型聚合物不僅通過使用苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物降低了制備工藝的成本，具有合成工藝簡單、工藝成本低的優(yōu)勢，而且可以后續(xù)通過該共聚物的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合，延長離子鍵與主鏈之間的距離，從而改善包含該聚合物的陰離子交換膜的離子電導(dǎo)率。此外，通過形成數(shù)十個納米結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了精細(xì)的相分離，這有利于離子在納米通道中的移動，并且其機械強度遠(yuǎn)優(yōu)于單一聚合物，從而改善了包含該聚合物的陰離子交換膜的耐久性。
1.一種包含以下化學(xué)式1所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其中：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其中：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其中：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其中：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其中：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其中：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其中：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其中：
10.一種制備包含以下化學(xué)式1所示的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物的方法，所述方法包括以下步驟：
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中：
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中：
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中：
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中：
15.一種陰離子交換膜，其包含根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物。
16.一種陰離子交換膜的制造方法，所述方法包括以下步驟：
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中：
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中：
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中：
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中：