CA2283668C - Cross-linked sulphonated polymers and method for preparing same - Google Patents

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    • C08J2327/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms

Abstract

The invention concerns cross-linked sulphonated polymers, optionally perfluorinated, and the method for preparing them. When they are moulded in the form of membranes, said polymers are useful in electrochemical cells, in a chlorine-sodium electrolysis process, as separator in en electrochemical preparation of organic and inorganic compounds, as separator between an aqueous phase and an organic phase, or as catalyst for Diels-Alder additions, Friedel-Craft reactions, aldol condensations, cationic polymerisation, esterification, and acetal formation.

Description

TITRE

Polymères sulfonés réticulés et leur procédé de préparation DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention concerne les résines échangeuses d'ions de type cationique, en particulier sous forme membranes, préférablement partiellement ou totalement fluorées, leur applications, en particulier dans les applications électrochimiques comme les piles à combustibles, les procédés chlore-soude, l'électrodialyse, la production d'ozone, les capteurs, de même que toute autre application liée à la dissociation des centres anioniques fixés sur la membrane, tels que la catalyse hétérogène en chimie organique.

ART ANTÉRIEUR

A cause de leur inertie chimique, les membranes échangeuses d'ions partiellement ou totalement fluorées sont habituellement choisies dans des procédés chlore-soude ou des piles à combustible consommant de l'hydrogène ou du méthanol. De telles membranes sont disponibles commercialement sous des appellations telles que NafionTM, FlemionTM, DowTM. D'autres membranes similaires sont proposées par Ballard Inc. dans la demande WO 97/25369, qui décrit des copolymères de tétrafluoroéthylène et de perfluorovinyléthers ou trifluorovinylstyrène. Les monomères actifs à
partir desquels ces copolymères sont obtenus portent des fonctions chimiques qui sont des précurseurs de groupements ioniques de type sulfonate ou carboxylate. Des exemples de ces précurseurs sont:
TITLE

Crosslinked sulfonated polymers and process for their preparation FIELD OF THE INVENTION

The present invention relates to ion exchange resins of the type cationic, especially in membrane form, preferably partially or totally fluorinated, their applications, particularly in applications electrochemicals such as fuel cells, chlor-alkali processes, electrodialysis, ozone production, sensors, as well as any other application related to the dissociation of anionic centers attached to the membrane, such as catalysis heterogeneous in organic chemistry.

PRIOR ART

Because of their chemical inertness, ion exchange membranes partially or totally fluorinated are usually chosen from processes chlorine-soda or fuel cells that consume hydrogen or methanol. Of such membranes are commercially available under such names as than NafionTM, FlemionTM, DowTM. Other similar membranes are proposed by Ballard Inc. in WO 97/25369, which discloses copolymers of tetrafluoroethylene and perfluorovinyl ethers or trifluorovinylstyrene. The monomers active at from which these copolymers are obtained carry chemical functions which are precursors of ionic groups of sulfonate or carboxylate type. Examples of these precursors are:

2 -F2C=CF-0 CF2-CF- CF2-CF2-SOIF
X in F2C= CF- CF2 IFO (CF2 C02CH3 X n ou F2C=CF~( S02F
dans lesquels - X est F, Cl or CF3;

- n est 0 à 10 inclusivement; et - p est 1 ou 2;

Les polymères aromatiques de type polyimide ou polyéther sulfone sulfoné ont aussi été envisagés, par exemple O S02X fn ou O
N O N O
=
O O S02X n Une fois obtenu, le copolymère contenant les précurseurs précités est moulé, par exemple sous forme de feuilles, puis converti sous forme ionique par hydrolyse pour donner des espèces de type sulfonate ou carboxylate. Le cation associé aux anions
2 -F2C = CF-0 CF2-CF-CF2-CF2-SOIF
X in F2C = CF-CF2 IFO (CF2 CO2CH3 X n or F2C = CF ~ (S02F
wherein X is F, Cl or CF3;

- n is 0 to 10 inclusive; and - p is 1 or 2;

The aromatic polymers of the polyimide or sulfonated polyether sulfone type have also been considered, for example O S02X fn or O
NONO
=
OO S02X n Once obtained, the copolymer containing the aforementioned precursors is molded, for example in the form of sheets, then converted into ionic form by hydrolysis for give species of sulfonate or carboxylate type. The cation associated with anion

3 -sulfonate et carboxylate inclut le proton, le cation d'un métal alcalin (Li+, Na+, K); le cation d'un métal alcalino-terreux (Mg+, Cal+, Bat+); le cation d'un métal de transition (Zn`, Cu`); A13+; Fei'; le cation d'une terre rare (Sc3+ Y3+ La3+) ; un cation organique du type "onium", tels que oxonium, ammonium, pyridinium, guanidinium, amidinium, sulfonium, phosphonium, ces cations organiques étant optionnellement substitués par un ou plusieurs radicaux organiques; un cation organométallique tel que les métallocénium, arène-métallocénium, alkylsilyle, alkylgennanyle ou alkylétain.

De telles membranes comportent cependant plusieurs désavantages importants.
l o A) Bien que les copolymères formant la membrane soient insolubles dans leur forme ionique, la membrane n'a pas une bonne stabilité dimensionnelle et gonfle de façon significative dans l'eau ou les solvants polaires. Ces copolymères forment des micelles inversées uniquement lorsque chauffés à haute température dans un mélange spécifique eau-alcool, qui, après évaporation, permet de produire un film. Toutefois, ce film régénéré sous forme solide n'a pas de bonnes propriétés mécaniques.

B) Le tétrafluoroéthylène (TFE) est un produit dont la manipulation est très risquée, car sa polymérisation s'effectue sous pression et peut causer des réactions non contrôlée, particulièrement en présence d'oxygène. A cause de la différence de point d'ébullition entre les 2 monomères formant le copolymère et leur différence de polarité, il est difficile d'obtenir un copolymère statistique correspondant au taux d'addition de chaque monomère.

C) Les groupements ioniques en forte concentration sur la chaîne auraient tendance à
causer la solubilisation du copolymère. Afin de prévenir ce phénomène, la concentration de groupements ioniques est gardée à un faible taux en ajoutant une importante fraction
3 -sulfonate and carboxylate includes the proton, the cation of an alkali metal (Li +, Na +, K); the cation of an alkaline earth metal (Mg +, Cal +, Bat +); the cation of a metal of transition (Zn`, Cu`); A13 +; Fei '; the cation of a rare earth (Sc3 + Y3 + La3 +) ; an organic cation of "onium" type, such as oxonium, ammonium, pyridinium, guanidinium, amidinium, sulfonium, phosphonium, these organic cations being optionally substituted by a or more organic radicals; an organometallic cation such as metallocenium arene-metallocenium, alkylsilyl, alkylgennanyl or alkyltin.

Such membranes, however, have several significant disadvantages.
A) Although the copolymers forming the membrane are insoluble in their shape ionic, the membrane does not have good dimensional stability and swells way significant in water or polar solvents. These copolymers form micelles reversed only when heated at high temperature in a mixture specific water-alcohol, which, after evaporation, makes it possible to produce a film. However, this movie regenerated in solid form does not have good mechanical properties.

B) Tetrafluoroethylene (TFE) is a product whose handling is very risky because its polymerization is carried out under pressure and may cause controlled especially in the presence of oxygen. Because of the point difference boiling between the two monomers forming the copolymer and their polarity difference, it is difficult to obtain a statistical copolymer corresponding to the addition rate of each monomer.

C) The ionic groups in high concentration on the chain would have tendency to cause the solubilization of the copolymer. In order to prevent this phenomenon, concentration ionic groupings is kept at a low rate by adding a significant fraction

-4-molaire de monomères de TFE et/ou en augmentant la longueur des chaînes secondaires (n > 1), avec pour résultat que la concentration de groupements d'ions échangeables est de moins de 1 milliéquivalent par gramme. Conséquemment, la conductivité est relativement faible et très sensible au contenu d'eau dans la membrane, particulièrement lorsque cette dernière est acidifiée pour des applications dans une pile à
combustible.

D) La pénétration du méthanol et de l'oxygène à travers la membrane est élevée, puisque la portion perfluorocarbonée du polymère permet une diffusion facile des espèces moléculaires, qui vont réagir chimiquement à l'électrode opposée et causer une perte d'efficacité faradaïque, principalement dans les piles à combustible de méthanol.

Les systèmes non fluorés tels que les polyimides sulfonés ou les polyéthers sulfones sulfonés présentent les mêmes inconvénients puisqu'il faut faire un compromis entre la densité de charge, donc la conductivité, et la solubilité ou le gonflement excessif.
SOMMAIRE DE L'INVENTION

La présente invention concerne un polymère sulfoné comprenant une fraction ou la totalité des groupements sulfonyles réticulés, et dans lequel au moins une fraction des liaisons de réticulation porte une charge ionique, les liaisons de réticulation sont du type :

P-S02-Y-(M+)-SO2-P' P-SO2(M+)Y-SO2-(Q-SO2),Y-(M+)SO2-P' dans lesquelles - P et P' sont identiques ou différents et font partie d'une chaîne polymère;
-4-molar monomers of TFE and / or increasing the length of the chains secondary (n> 1), with the result that the concentration of ion groups exchangeable is less than 1 milliequivalent per gram. As a result, the conductivity is relatively weak and very sensitive to the water content in the membrane, particularly when the latter is acidified for applications in a battery to combustible.

D) The penetration of methanol and oxygen through the membrane is high, since the perfluorocarbon portion of the polymer allows easy diffusion of cash molecules, which will chemically react with the opposite electrode and cause a loss Faradaic efficiency, mainly in fuel cells methanol.

Non-fluorinated systems such as sulfonated polyimides or polyethers sulphonated sulphones have the same disadvantages since it is necessary to compromise between the charge density, hence the conductivity, and the solubility or excessive swelling.
SUMMARY OF THE INVENTION

The present invention relates to a sulfonated polymer comprising a fraction or all of the crosslinked sulfonyl groups, and in which at least a fraction crosslinking bonds carry an ionic charge, the bonds of cross-linking are type:

P-S02-Y (M +) - SO2-P ' P-SO 2 (M +) Y-SO2- (Q-SO2), Y- (M +) SO2-P ' in which - P and P 'are identical or different and are part of a polymer chain;

-5-Y est N ou CR où R est H, CN, F, S02R3, Cl_20 alkyle substitué ou non-substitué; C6_20 aryle substitué ou non-substitué ou C2_2o alkylène substitué ou non-substitué, le substituant étant un ou des halogènes, et dans lesquels la chaîne comprend un ou des substituants choisis parmi F, SO2R où R est défini précédemment, aza, oxa, thia et s dioxathia;

R3 est F, CI-20 alkyle substitué ou non-substitué; C6-20 aryle substitué ou non-substitué ou C2-2o alkylène substitué ou non-substitué, le substituant étant un ou des halogènes;

M+ est H+; un cation métal choisi parmi un métal alcalin, un métal alcalino-terreux; un métal de transition et une terre rare; un cation organométallique ou un cation organique onium;

Q est un radical divalent CI-20 alkyle, CI-20 oxaalkyle, C1_20 azaalkyle, CI-20 thiaalkyle, C6-2o aryle ou C6.2o alkylaryle, chacun est optionnellement substitué par un ou des halogènes, et dans lesquels la chaîne est substituée avec un ou des substituants oxa, aza ou thia; et r est 0 ou 1, le radical divalent et le polymère sulfoné sont partiellement ou totalement fluorés.

Dans un mode de réalisation préférentiel, M+ comprend H+, un cation métal, un cation organométallique ou un cation organique onium, ces derniers étant optionnellement substitués par un ou plusieurs radicaux organiques choisis parmi :

- le proton, les radicaux alkyles, alkényles, oxaalkyles, oxaalkényles, azaalkyles, azaalkényles, thiaalkyles, thiaalkényles, dialkylazo, silaalkyles optionnellement hydrolysables ou silaalkényles optionnellement hydrolysables, les radicaux sont linéaires, ramifiés ou cycliques et ayant de 1 à 18 atomes de carbone;
-5-Y is N or CR where R is H, CN, F, SO 2 R 3, substituted or unsubstituted substituted; C6_20 substituted or unsubstituted aryl or substituted or unsubstituted C2-C20 alkylene, the substituent being one or more halogens, and wherein the chain comprises a or some substituents selected from F, SO2R where R is defined above, aza, oxa, thia and s dioxathia;

R3 is F, C1-C4 alkyl substituted or unsubstituted; C6-20 substituted aryl or unsubstituted or C2-2o substituted or unsubstituted alkylene, the substituent being one or more halogens;

M + is H +; a metal cation selected from an alkali metal, an alkali metal earth; a transition metal and a rare earth; an organometallic cation or a cation organic onium;

Q is a divalent CI-20 alkyl, CI-20 oxaalkyl, C1-20 alkyl, C1-Thiaalkyl, C6-2o aryl or C6.2o alkylaryl, each is optionally substituted with a or some halogen, and in which the chain is substituted with one or more substituents oxa, aza or thia; and r is 0 or 1, the divalent radical and the sulfonated polymer are partially or totally fluorinated.

In a preferred embodiment, M + comprises H +, a metal cation, a organometallic cation or an onium organic cation, the latter being optionally substituted with one or more organic radicals chosen from:

proton, alkyl, alkenyl, oxaalkyl and oxaalkenyl radicals, azaalkyl, azaalkenyl, thiaalkyl, thiaalkenyl, dialkylazo, silalkyl optionally hydrolysable or silaalkenyl optionally hydrolysable, the radicals are linear, branched or cyclic and having from 1 to 18 carbon atoms;

-6-- les radicaux cycliques ou hétérocycliques aliphatiques de 4 à 26 atomes de carbone ayant optionnellement au moins une chaîne latérale ayant un ou des hétéroatomes choisis parmi azote, oxygène et soufre; et - les aryles, arylalkyles, alkylaryles ou alkénylaryles de 5 à 26 atomes de carbone ayant s optionnellement un ou des hétéroatomes dans le noyau aromatique ou dans un substituant.
Le métal comprend préférentiellement un métal alcalin, un métal alcalino-terreux, une terre rare ou un métal de transition; le cation organométallique comprend un métallocénium, un arène-métallocénium, un alkylsilyle, un alkylgermanyle ou un l o alkylétain, et le cation organique onium est choisi parmi un ammonium NR"+, un amidinium R"C(NHR")2+, un guanidinium C(NHR")3+, un pyridinium C5R"N+, un imidazolium C3R"N2+, un triazolium C2R"N3+, un imidazolinium C3R"N2+, un sulfonium SR"+, un phosphonium PR"+, un iodonium IR"+, un carbonium (C6R")3C+, dans lesquels R" est défini comme un radical organique tel que défini précédemment, et lorsqu'un i s cation organique comporte au moins deux radicaux R" différents de H, ces radicaux peuvent former ensemble un cycle aromatique ou non, englobant éventuellement le centre portant la charge cationique.

Dans un autre aspect préférentiel le radical divalent Q et le polymère sulfoné
20 sont partiellement ou totalement fluorés.

La présente invention comprend en outre un procédé de réticulation de groupements sulfonyles d'un polymère sulfoné dans lequel au moins une fraction des
-6-aliphatic cyclic or heterocyclic radicals of 4 to 26 atoms carbon optionally having at least one side chain having one or more selected heteroatoms from nitrogen, oxygen and sulfur; and aryls, arylalkyls, alkylaryls or alkenylaryls with 5 to 26 carbon atoms carbon having s optionally one or more heteroatoms in the aromatic ring or in a substituent.
The metal preferably comprises an alkali metal, an alkali metal, earthy, a rare earth or a transition metal; the organometallic cation includes a metallocenium, an arene-metallocenium, an alkylsilyl, an alkylgermanyl or a alkyltin, and the organic onium cation is selected from ammonium NR "+, a amidinium R "C (NHR") 2+, a guanidinium C (NHR ") 3+, a pyridinium C5R" N +, a imidazolium C3R "N2 +, a C2R triazolium" N3 +, an imidazolinium C3R "N2 +, a sulfonium SR "+, a phosphonium PR" +, an iodonium IR "+, a carbonium (C6R") 3C +, in which R "is defined as an organic radical as defined above, and when The organic cation has at least two radicals R "other than H, these radicals can form together an aromatic cycle or not, possibly including the center carrying the cationic charge.

In another preferred aspect the divalent radical Q and the sulfonated polymer 20 are partially or totally fluorinated.

The present invention further comprises a method for crosslinking sulfonyl groups of a sulfonated polymer in which at least one fraction of the

-7-liaisons de réticulation porte une charge ionique, le procédé comprenant la mise en contact du polymère avec un agent de réticulation permettant la réaction entre groupements sulfonyles provenant de chaînes polymères adjacentes, pour former lesdites liaisons de réticulation, les liaisons de réticulation sont :

P-S02-Y"(M)-SO2-P ; Ou P-S02(M+)Y-SO2-(Q-SO2)rY'(M+)SO2-P' dans lesquelles - P et P' sont identiques ou différents et font partie d'une chaîne polymère;

- Y est N ou CR où R est H, CN, F, S02R3, C1_20 alkyle substitué ou non-substitué;
C6_20 aryle substitué ou non-substitué ou C2_20 alkylène substitué ou non-substitué, le substituant étant un ou des halogènes, et dans lesquels la chaîne comprend un ou des substituants F, SO2R où R est défini précédemment, aza, oxa, thia et dioxathia;

- R3 est F, C1_20 alkyle substitué ou non-substitué; C6_20 aryle substitué ou non-substitué ou C2_20 alkylène substitué ou non-substitué, le substituant étant un ou des halogènes;

- M+ est H+; un cation métal choisi parmi un métal alcalin, un métal alcalino-terreux, un métal de transition et une terre rare; un cation organométallique ou un cation organique onium;

- Q est un radical divalent C1.20 alkyle, C1.20 oxaalkyle, C1.20 azaalkyle, C1.20 thiaalkyle, C6_20 aryle ou C6_20 alkylaryle, chacun est optionnellement substitué par un ou des 2o halogènes, et dans lesquels la chaîne est substituée avec un ou des substituants oxa, aza ou thia; et r est 0 ou 1, le radical divalent et le polymère sulfoné sont partiellement ou totalement fluorés.

- 7a -Les agents de réticulation préférentiels sont de formule :
(M+)A2Y ;

(M+)AY-SO2Y-A(M+);
(M+)AY-SO2QY-A(M+) dans lesquels Y, Q et M sont tels que définis précédemment, et A comprend Si(R')3, Ge(R')3 ou Sn(R')3 dans lesquels R' est C,_18 alkyle. Préférablement, A est un groupement tri(C1_18)alkyle silyle.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION

Il est bien connu que les polymères perfluorés ne peuvent habituellement pas être réticulés par des techniques conventionnelles utilisées pour les polymères non fluorés du fait de l'élimination facile de l'ion fluorure et de l'encombrement stérique des chaînes perfluorées. Cependant, la présente invention décrit une nouvelle technique générale pour créer des réticulations, i.e., des liens, entre les groupements sulfonyles attachés aux chaînes polymères adjacentes, incluant ceux ayant un squelette perfluoré, par exemple, ceux dérivés du monomère (I) et ses copolymères:

F2C=CF- O CF2- i F- CF2-CF2-SO2F
X n I

Avantageusement, la réticulation peut être réalisée alors que le polymère
-7-crosslinking bonds carry an ionic charge, the process comprising implementation contact of the polymer with a crosslinking agent allowing the reaction between sulfonyl groups from adjacent polymer chains to form said crosslinking bonds, the crosslinking bonds are:

P-SO 2 -Y "(M) -SO 2 -P; Or P-S02 (M +) Y-SO2- (Q-SO 2) rY (M +) SO2-P ' in which - P and P 'are identical or different and are part of a polymer chain;

Y is N or CR where R is H, CN, F, SO 2 R 3, substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl substituted;
C6_20 substituted or unsubstituted aryl or C2_20 substituted or unsubstituted alkylene substituted, the substituent being one or more halogens, and wherein the chain comprises a or some substituents F, SO2R where R is defined previously, aza, oxa, thia and dioxathia;

- R3 is F, C1_20 alkyl substituted or unsubstituted; C6_20 substituted aryl or unsubstituted or C2_20 substituted or unsubstituted alkylene, the substituent being one or more halogens;

- M + is H +; a metal cation selected from an alkali metal, an alkali metal earthy, a transition metal and a rare earth; an organometallic cation or a cation organic onium;

Q is a divalent C1-20 alkyl, C1-20 oxaalkyl or C1-20 azaalkyl radical, C1-20 thiaalkyl, C 6-20 aryl or C 6-20 alkylaryl, each is optionally substituted with a or some Halogen, and in which the chain is substituted with one or more substituents oxa, aza or thia; and r is 0 or 1, the divalent radical and the sulfonated polymer are partially or totally fluorinated.

- 7a -The preferred crosslinking agents are of formula:
(M +) A2Y;

(M +) AY-SO2Y-A (M +);
(M +) AY-SO2QY-A (M +) in which Y, Q and M are as previously defined, and A comprises Si (R ') 3, Ge (R ') 3 or Sn (R') 3 wherein R 'is C, _ alkyl. Preferably, A is a group tri (C1-18) alkyl silyl.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

It is well known that perfluorinated polymers usually can not to be cross-linked by conventional techniques used for non-fluorinated polymers because of the easy removal of the fluoride ion and the bulk steric chains perfluorinated. However, the present invention describes a new technique general for create crosslinks, ie, links, between sulfonyl groups attached to adjacent polymer chains, including those having a perfluorinated backbone, example, those derived from the monomer (I) and its copolymers:

F2C = CF-O CF2-i F-CF2-CF2-SO2F
X n I

Advantageously, the crosslinking can be carried out while the polymer

-8-est sous forme de précurseur polymère non ionique, mais après avoir été moulé
sous la forme désirée. Il en résulte donc un matériau beaucoup plus résistant mécaniquement.
La présente invention concerne également le moulage du polymère réticulé sous forme de membrane ou de fibres creuses (ci-après "membranes") pour utilisation dans une pile à combustible, électrolyseur dans l'eau, un procédé chlore-soude, l'électrosynthèse, le traitement d'eau et la production d'ozone. L'utilisation des polymères réticulés comme catalyseurs de certaines réactions chimiques, grâce à la forte dissociation des groupements ioniques introduits par la technique de réticulation et l'insolubilité de la chaîne polymère, fait aussi partie de l'invention.

La présente invention vise une cellule électrochimique dans laquelle une membrane comprenant un polymère réticulé tel qu'obtenu selon le procédé décrit précédemment est utilisé comme électrolyte solide.

La présente invention s'étend aussi à une cellule électrochimique telle que définie précédemment comprenant une pile à combustible, un électrolyseur à
l'eau, une pile chlore-soude, une pile électrochimique à recouvrement de sel ou d'acide, ou une pile produisant de l'ozone.

La présente invention s'étend également à une cellule électrochimique définie précédemment, caractérisée en ce que la cellule forme un élément de pile à
combustible dans laquelle M+ est un proton hydraté et l'électrode positive contient un catalyseur réducteur d'hydrogène.

- 8a-La création de réticulations stables se fait par l'entremise d'une réaction entre deux groupements -SO2Y provenant de chaînes polymères adjacentes. La réaction est initiée par un agent de réticulation, et permet la formation de dérivés selon les formules suivantes:

H SO2L + LSO2 A2Y-(M+) l -11~V~i M+
+ 2 LA
ou
-8-is in the form of a non-ionic polymer precursor, but after having been molded under the desired shape. This results in a much stronger material mechanically.
The present invention also relates to the molding of the crosslinked polymer under form membranes or hollow fibers (hereinafter "membranes") for use in a battery fuel, electrolyzer in water, a chlor-alkali process, electrosynthesis, the water treatment and ozone production. The use of polymers reticulated as catalysts of certain chemical reactions, thanks to the strong dissociation of the ionic groups introduced by the crosslinking technique and the insolubility of the polymer chain, is also part of the invention.

The present invention relates to an electrochemical cell in which a membrane comprising a crosslinked polymer as obtained according to the process described previously is used as solid electrolyte.

The present invention also extends to an electrochemical cell such that defined above comprising a fuel cell, an electrolyser with water, a chlor-alkali battery, an electrochemical battery with salt or acid coating, or a stack producing ozone.

The present invention also extends to an electrochemical cell defined above, characterized in that the cell forms an element of stack at fuel in which M + is a hydrated proton and the positive electrode contains a hydrogen reducing catalyst.

- 8a-Creating stable crosslinks is done through a reaction enter two -SO2Y groups from adjacent polymer chains. The reaction is initiated by a crosslinking agent, and allows the formation of derivatives according to the formulas following:

H SO2L + LSO2 A2Y- (M +) l -11 ~ V ~ i M +
+ 2 LA
or

-9-SO2L + LSO2 A(M+)-YSO2(QSO2)rY-(M+)A
SO2- YYS02(QS02)ry - SO2 M+ M+
+2 LA
dans lesquelles r, M, Y et Q sont tels que définis précédemment;

- A est M, Si(R')3, Ge(R')3 ou Sn(R')3 où R' est C1-18 alkyle; et - L est un groupement labile lié aux groupements sulfonyles avant d'effectuer la s réticulation choisi parmi un halogène (F, Cl, Br), un hétérocycle électrophile N-imidazolyl et N-triazolyl, R2SO3 dans lequel RZ est un radical organique optionnellement halogéné
tel que défini précédemment.

Le cation M+ peut lui-même être solvaté ou complexé pour augmenter sa l o solubilité et/ou sa réactivité. Par exemple, si M est un proton, ce dernier peut être complexé à l'aide d'une base tertiaire ayant un fort caractère nucléophile, tel que la triéthylamine, la diméthylaminopyridine, le 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane, ou sous forme de radical tertiobutyle qui se sépare aisément en proton et CH2=C(CH3)3. Si M
est un ion métallique, ce dernier peut être solvaté par les dialkyléthers d'oligo-éthylène glycols, ou 15 oligo-éthylènediamines méthylés.

Dans une variante, l'agent de réticulation A2Y-(M+) peut être formé in situ en présence d'une base forte, par exemple un organométallique ou un dialkyle amine métallique tel que le diisopropylamide-lithium réagit sur les protons labiles liés au radical Y de la façon suivante :

20 HN[Si(CH3)3]2 + C4H9Li b C4111 o + LiN[Si(CH3)3]2 ;
-9 SO2L + LSO2 A (M +) - YSO2 (QSO2) ry (M +) A
SO2- YYS02 (QS02) ry - SO2 M + M +
+2 LA
in which r, M, Y and Q are as defined above;

- A is M, Si (R ') 3, Ge (R') 3 or Sn (R ') 3 where R' is C1-18 alkyl; and L is a leaving group bound to sulfonyl groups before carrying out the s crosslinking chosen from a halogen (F, Cl, Br), a heterocycle electrophilic N-imidazolyl and N-triazolyl, R2SO3 in which RZ is an organic radical optionally halogen as defined above.

The cation M + may itself be solvated or complexed to increase its solubility and / or its reactivity. For example, if M is a proton, this last can be complexed with a tertiary base with a strong nucleophilic character, such as triethylamine, dimethylaminopyridine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, or form tert-butyl radical which readily separates into proton and CH2 = C (CH3) 3. If M
is an ion metal, the latter can be solvated by dialkyl ethers of ethylene glycols, or Methylated oligoethylenediamines.

In one variant, the crosslinking agent A2Y- (M +) can be formed in situ in presence of a strong base, for example an organometallic or a dialkyl amine metal such as lithium diisopropylamide reacts on labile protons related to the radical Y as follows:

HN [Si (CH 3) 3] 2 + C 4 H 9 Li b C 4 O 1 O + LiN [Si (CH 3) 3] 2;

-10-CH2[Si(CH3)3]SO2CF3 + 2CH3MgC1Li 2CH4 + (MgC1)2C[Si(CH3)3]SO2CF3 Les agents de réticulation organométalliques préférentiels incluent les organo-lithium, organo-magnésium ou organo-aluminium, qui servent également de source de carbone lorsque Y = CR, et les amides et nitrure métalliques comme source d'azote lorsque Y = N.

Un avantage de la présente invention est que les agents de réticulation créent des espèces chargées négativement qui sont attachées aux groupements sulfonyles des l o polymères et utilisées comme pont entre les chaînes polymères adjacentes.
Il est bien connu que les groupements sulfonylimides et les groupements di- ou trisulfonylméthane sont des électrolytes forts dans la plupart des milieux, et en ce sens, la réaction de réticulation, en plus d'améliorer les propriétés mécaniques, n'a pas d'effet néfaste sur la conductivité. De fait, cette dernière est souvent augmentée.

Les composés suivants sont des exemples d'agents de réticulation ionogènes préférentiels, i.e., générateur de groupements ioniques, lorsque L est sur la chaîne polymère : Li3N; C3A14i [(CH3)3Si]2NLi; [(CH3)3Si]2NNa; [(CH3)3Si]2NK; NH3 + 3 DABCO; CF3SO2C[(CH3)3Si][Li(TMEDA)]2i (CH3)3CNH2 + 3 TEA; NH2SO2NH2 + 4 TEA; [[(CH3)3Si](Li)N]2SO2i [(TMEDA)(Mg)N]2S02; CH3Li; (CH3)3A1; NH2Li;
NHZNa; NHZK; [[Si(CH3)3](Li)NSOZ]2CF2; [Li[Si(CH3)3]NSOZCF2]2CF2;
[(Li)Si(CH3)3NSO2CF2]; et [Li[Si(CH3)3]NSO2CF2CF2]2O, dans lesquels TEA
triéthylamine ; TMEDA : N,N,N'N' tétraméthyléthylène diamine ; DABCO = 1,4-diazabicyclo-[2,2,2,]-octane.
-10-CH2 [Si (CH3) 3] SO2CF3 + 2CH3MgC1Li 2CH4 + (MgCl) 2C [Si (CH3) 3] SO2CF3 Preferred organometallic crosslinking agents include organophosphorus lithium, organo-magnesium or organo-aluminum, which also serve as a source of carbon when Y = CR, and metal amides and nitride as a source nitrogen when Y = N.

An advantage of the present invention is that the crosslinking agents create negatively charged species that are attached to groups sulphonyls polymers and used as a bridge between adjacent polymer chains.
It is well known as sulfonylimide groups and di- or trisulfonylméthane are strong electrolytes in most media, and in this sense, the reaction of cross-linking, in addition to improving the mechanical properties, has no effect harmful to the conductivity. In fact, the latter is often increased.

The following compounds are examples of ionogenic crosslinking agents preferential, ie, generator of ionic groups, when L is on the chain polymer: Li3N; C3A14i [(CH3) 3Si] 2NLi; [(CH3) 3Si] 2NNa; [(CH3) 3Si] 2nk; NH3 + 3 DABCO; CF3SO2C [(CH3) 3Si] [Li (TMEDA)] 2i (CH3) 3CNH2 + 3 TEA; NH2SO2NH2 + 4 TEA; [[(CH 3) 3 Si] (Li) N] 2 SO 2 1 [(TMEDA) (Mg) N] 2 SO 2; CH 3 Li; (CH3) 3A1; NH2Li;
NHZNa; NHZK; [[Si (CH3) 3] (Li) NSOZ] 2CF2; [Li [Si (CH3) 3] NSOZCF2] 2CF2;
[(Li) Si (CH3) 3NSO2CF2]; and [Li [Si (CH 3) 3] NSO 2 CF 2 CF 2 O 2 O, wherein TEA
triethylamine; TMEDA: N, N, N'N'tetramethylethylenediamine; DABCO = 1.4-diazabicyclo [2,2,2] - octane.

-11-Alternativement, la réaction de réticulation peut avoir lieu lorsque le groupement Y est déjà sur le précurseur du polymère, par exemple dans le cas d'une amide substituée. Dans ce cas, le schéma général est le suivant :

O O

M+ M+
LS02(QS02)rL
o i o SO2 YS02(QS02)rY- SO2 M+ M+
+ 2 LA

Les composés suivants sont des exemples d'agents de réticulation ionogènes préférentiels lorsque L est sur le réactif: SO2C12 + 3 DABCO; S02(imidazole)2;
[FSO2CF2]2 + 3 TEA; (ClSO2CF2)CF2 + 3 DABCO et (FSO2CF2CF1)20 + 3 DABCO.

La réaction de réticulation peut impliquer la totalité des groupements sulfonyles, ou seulement une fraction de ceux-ci. Les réactifs de réticulation peuvent être ajoutés ou utilisés selon différentes techniques bien connues de la personne du métier.
Avantageusement, le polymère est moulé sous la forme désirée avant la réticulation, par exemple sous forme de membrane ou de fibre creuse, et le matériau est immergé
ou recouvert d'une solution de l'agent de réticulation dans un ou plusieurs solvants inertes favorisant la réaction de couplage. Les solvants sont choisis parmi le groupe comprenant : les hydrocarbures aromatiques, les hydrocarbures et éthers aliphatiques partiellement ou totalement halogénés, le THF, les éthers alkyliques des mono-, di- tri- et tétraéthylène glycols, les alkylamides tertiaires choisis parmi le DMF, 2o N-méthylpyrrolidone, tétraméthylurée et ses analogues cycliques, N-alkylimidazoles, - lla-tétraalkylsulfamides, et leurs mélanges. Les solvants préférentiels sont les polyhalocarbures, le tétrahydrofuranne (THF), les glymes, les alkylamides tertiaires tels que le diméthylformamide, le N-méthylpyrrolidone, la tétraméthylurée et ses analogues cycliques, les N-alkylimidazoles, et les tétraalkylsulfamides. Le degré de réticulation désiré peut être contrôlé par différents facteurs, tels que le temps d'immersion dans le
-11-Alternatively, the crosslinking reaction can take place when the group Y is already on the precursor of the polymer, for example in the case a substituted amide. In this case, the general scheme is as follows:

OO

M + M +
LS02 (QS02) rL
oio SO2 YS02 (QS02) rY-SO2 M + M +
+ 2 LA

The following compounds are examples of ionogenic crosslinking agents preferential when L is on the reagent: SO2C12 + 3 DABCO; S02 (imidazole) 2;
[FSO2CF2] 2 + 3 TEA; (ClSO2CF2) CF2 + 3 DABCO and (FSO2CF2CF1) 20 + 3 DABCO.

The crosslinking reaction may involve all the groups sulfonyls, or only a fraction of these. Crosslinking reagents can be added or used according to different techniques well known to the person of career.
Advantageously, the polymer is molded in the desired form before the crosslinking, by example in the form of membrane or hollow fiber, and the material is immersed or covered with a solution of the crosslinking agent in one or more inert solvents promoting the coupling reaction. The solvents are selected from the group comprising: aromatic hydrocarbons, hydrocarbons and ethers aliphatic partially or totally halogenated, THF, the alkyl ethers of mono-, di- and tetraethylene glycols, tertiary alkylamides chosen from DMF, 2-N-methylpyrrolidone, tetramethylurea and its cyclic analogues, N-alkylimidazoles, - lla-tetraalkylsulfamides, and mixtures thereof. Preferred solvents are polyhalocarbons, tetrahydrofuran (THF), glymes, alkylamides tertiary dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, tetramethylurea and its similar cyclic N-alkylimidazoles and tetraalkylsulfamides. The degree of crosslinking desired can be controlled by different factors, such as time immersion in the

-12-solvant contenant l'agent de réticulation, la température du solvant, la concentration d'agent de réticulation dans le solvant, ou une combinaison de ces facteurs.
De préférence, ces paramètres sont ajustés de manière à produire les propriétés désirées dans un temps relativement court variant entre quelques secondes à un dizaine d'heures, et les s températures sont choisies comme compatibles avec les solvants usuels, de -10 C à
250 C. A titre de comparaison, l'hydrolyse d'une membrane Nafion prend plus de 24 h pour les épaisseurs habituelles.

Alternativement, un latex du polymère à mouler est mélangé préférablement en io présence de fluides n'étant pas des solvants, tel que les hydrocarbures ordinaires ou fluorés, avec l'agent de réticulation sous forme solide et le mélange est pressé ou calandré
à chaud. Cette technique s'applique avantageusement aux membranes minces, et permettent d'obtenir une haute productivité même s'il est possible que la membrane résultante soit moins homogène. Des agents de renforcement tels que des agents de 15 remplissage, organiques ou inorganiques, comme des poudres, des fibres ou filaments tissés ou non, peuvent être ajoutés aux polymères avant la réaction de réticulation pour en renforcer la structure. De même, des agents permettant de créer un porosité
("porophores") peuvent être incorporés lorsqu'il est souhaitable d'augmenter les surfaces d'échange avec les fluides extérieurs (cas de la catalyse).

Si seulement une fraction des liens faisant le pont entre les chaînes polymères sont requis, les groupements SO2Y restants peuvent être hydrolysés de façon conventionnelle sous forme de sulfonate par hydrolyse alcaline.
Alternativement, le polymère non réticulé est moulé et mis en contact avec l'agent de réticulation et un agent - 12a -ionogène non réticulant pour former les groupements de bout -SO3-(M+), ou -[SO2YSO2R]-(M+), R est un radical organique tel que défini précédemment. R
est préférablement halogéné, plus préférablement perhalogéné. Dans un mode de réalisation préférentiel, le groupement sulfonate -SO3-M+ et les groupements non
-12-solvent containing the crosslinking agent, the temperature of the solvent, the concentration of crosslinking agent in the solvent, or a combination of these factors.
Of preferably, these parameters are adjusted to produce the properties desired in a relatively short time ranging from a few seconds to a dozen hours, and s temperatures are chosen as compatible with the usual solvents, from -10 C to 250 C. By way of comparison, the hydrolysis of a Nafion membrane takes more 24 hours for the usual thicknesses.

Alternatively, a latex of the polymer to be molded is preferably mixed into the presence of fluids that are not solvents, such as hydrocarbons ordinary or fluorinated, with the crosslinking agent in solid form and the mixture is pressed or calendered hot. This technique is advantageously applied to thin membranes, and provide high productivity even though it is possible that the membrane resulting is less homogeneous. Reinforcing agents such as agents of Fillers, organic or inorganic, such as powders, fibers or filaments woven fabrics or not, can be added to the polymers before the reaction of cross-linking for strengthen the structure. Similarly, agents allowing to create a porosity ("porophores") may be incorporated when it is desirable to increase surfaces of exchange with external fluids (case of catalysis).

If only a fraction of the links bridging the chains polymers are required, the remaining SO2Y groups can be hydrolyzed conventional sulfonate form by alkaline hydrolysis.
Alternatively, the uncrosslinked polymer is molded and contacted with the crosslinking agent and an agent - 12a -non-crosslinking ionogen to form end groups -SO3- (M +), or - [SO2YSO2R] - (M +), R is an organic radical as defined above. R
is preferably halogenated, more preferably perhalogenated. In a mode of production preferentially, the sulfonate group -SO3-M + and the non-groupings

-13-réticulés -SO2NSO2RFM+ ou -SO2C(R)SO2RF M+ dans lequel RF comprend un radical organique préférablement halogéné, particulièrement fluoré, peuvent être obtenus dans les mêmes conditions que lors des réactions de réticulation à partir d'agents ionogènes non réticulants tels que M+[(CH3)3SiO], M+[(CH3)3SiNSO2RF] ou M+[(CH3)3SiC(R)SO2RF], s ou tout autre agent capable d'introduire les groupements - NSO2RF ou C(R)SO2RF en substitution de Y. M+ est tel que défini précédemment et RF est un radical alkyle, oxaalkyle, azaalkyle ou thiaalkyle essentiellement perfluoré de 1 à 12 atomes de carbone.
Il peut être avantageux de traiter la membrane de façon séquentielle ou simultanément avec l'agent de réticulation, et ensuite avec l'agent ionogène non réticulant.

lo Alternativement, l'agent de réticulation et l'agent ionogène non réticulant sont mélangés et dissous dans un solvant en concentrations prédéterminées, de sorte qu'ils réagissent simultanément.

Le polymère réticulé obtenu selon le procédé de la présente invention peut être 15 facilement séparé des produits secondaires de la réaction, qui sont soit volatiles, comme le (CH3)3SiF ou (CH3)3SiCI. Alternativement, le polymère réticulé peut être lavé
à l'aide d'un solvant approprié comme l'eau ou un solvant organique dans lequel il est insoluble.
En outre, des techniques classiques bien connues de la personne du métier, comme par exemple l'échange d'ions ou l'électrophorèse, peuvent être utilisées pour changer le 20 cation M+ obtenu dans la réaction de réticulation et/ou venant de l'agent ionogène non réticulant par le cation désiré pour l'application finale.

La présente invention s'étend à un polymère tel que défini précédemment dérivé d'au moins un des monomères suivant :

- 13a-CF2=CF F2-CF tn C

X FX F

F O CF2-i F O-CF2-CF2-SO2L
n CF2=CF-(~ ) j- SO2L
CF2=CF-SO2L.

CZ2=CZ-E--(~ )r- SO2L
CZ2=CZ-E
S02L CZ2=CZ-E
e-S02L
E-CZ=CZ2 L
ou o ~- o0-S4 S02L n.
dans lesquelles - X est F, CI ou CF3;

- n varie entre 0 et 10 inclusivement;
- E est absent, O, S ou S02;

- Z est H ou F; et - L est un groupement labile.

- 13b -La présente invention vise également l'utilisation d'un polymère réticulé tel que défini précédemment dans un procédé d'électrolyse chlore-soude, comme séparateur dans une préparation électrochimique de composés organiques et inorganiques, comme séparateur entre une phase aqueuse et une phase organique, ou comme catalyseur pour les additions Diels-Alder, les réactions Friedel-Craft, les condensations aldol, la polymérisation cationique, les estérifications, et la formation d'acétals.

Les exemples suivants sont fournies afin d'illustrer l'invention, et ne doivent en aucun temps être considérés comme en limitant la portée.

Exemple 1 WO 99/38897
-13-crosslinked -SO2NSO2RFM + or -SO2C (R) SO2RF M + wherein RF comprises a radical preferably halogenated organic, particularly fluorinated, may be obtained in the same conditions as during crosslinking reactions from non ionogens crosslinking agents such as M + [(CH3) 3SiO], M + [(CH3) 3SiNSO2RF] or M + [(CH3) 3SiC (R) SO2RF]

s or any other agent capable of introducing groups - NSO2RF or C (R) SO2RF in substitution of Y. M + is as defined above and RF is a radical alkyl, oxaalkyl, azaalkyl or substantially perfluorinated thiaalkyl of 1 to 12 atoms of carbon.
It may be advantageous to treat the membrane sequentially or simultaneously with the crosslinking agent, and then with the non-crosslinking ionic agent.

Alternatively, the crosslinking agent and the non-crosslink ionizing agent are mixed and dissolved in a solvent in predetermined concentrations, so that they react simultaneously.

The crosslinked polymer obtained according to the process of the present invention can to be 15 readily separated from the by-products of the reaction, which are either volatile, as the (CH 3) 3 SiF or (CH 3) 3 SiCl. Alternatively, the cross-linked polymer can be washed help a suitable solvent such as water or an organic solvent in which it is insoluble.
In addition, conventional techniques well known to those skilled in the art, like ion exchange or electrophoresis, can be used to change the Cation M + obtained in the crosslinking reaction and / or from the agent ionogen no crosslinking by the desired cation for the final application.

The present invention extends to a polymer as defined above derived from at least one of the following monomers:

- 13a-CF2 = CF F2-CF tn C

X FX F

FO CF2-i F O-CF2-CF2-SO2L
not CF2 = CF- (~) j- SO2L
CF2 = CF-SO2L.

CZ2 = CZ-E - (~) r- SO2L
CZ2 = CZ-E
S02L CZ2 = CZ-E
e-S02L
E-CZ = CZ2 The or o ~ - o0-S4 S02L n.
in which X is F, CI or CF3;

- n varies between 0 and 10 inclusively;
- E is absent, O, S or S02;

Z is H or F; and - L is a labile group.

- 13b -The present invention also relates to the use of a crosslinked polymer such previously defined in a chlor-alkali electrolysis process, such as separator in an electrochemical preparation of organic and inorganic compounds, as separator between an aqueous phase and an organic phase, or as a catalyst for the Diels-Alder additions, Friedel-Craft reactions, aldol condensations, the cationic polymerization, esterifications, and acetal formation.

The following examples are provided to illustrate the invention, and must in no time be considered as limiting the scope.

Example 1 WO 99/38897

- 14 PCT/CA99/00078 -14 PCT / CA99 / 00078 -

15 g de polyéthersulfone sous forme de poudre sont sulfonés par 11 g d'acide chlorosulfonique dans 75 ml de 1,2-dichloroéthane. La concentration des groupements sulfoniques atteint 0.47 unités SO3H par noyau aromatique. Les groupements SO3H sont transformés en groupements SOZCI par action d'un excès de chlorure de chloro-diméthylaminium dans le DMF. Le polymère sous forme de poudre est filtré puis lavé
par de l'acétonitrile anhydre et séché sous vide. Sous atmosphère anhydre, le polymère sous forme chlorosulfonée est mis en forme de film par pressage et calandrage à 150 C.
Un film de 50 microns d'épaisseur est découpé en carrés de 4 cm de côté et immergé dans une solution de 0.6 g du dérivé lithié de l'hexaméthyl-disilazane Li[N(Si(CH3)3)2] dans 50 l o ml de diméthyléthylèneurée (DMEU). Le polymère est traité dans ces conditions pendant 1 heure à 110 C sous atmosphère d'argon sec. La membrane est retirée du milieu réactionnel, rincée au THF et traitée par un excès de triméthylsilanoate de lithium (1 g) dans 50 ml de 1,2-diméthoxyéthane sous argon pendant 24 heures à 25 C. La membrane est rincée plusieurs fois à l'eau distillée et les ions métalliques sont échangés par des protons dans un extracteur de type Soxhlet par une solution d'acide chlorhydrique à la concentration azéotropique dans l'eau (i.e., 20.2% en poids). La membrane ainsi obtenue a une conductivité supérieure à 10-3 Scm' à 25 C et 95% d'humidité relative.
24% des groupements sulfonyles sont engagés dans la formation de ponts imidures et la membrane ne présente pas de variations de dimensions appréciables dans les différent solvants testés, en l'occurrence eau, méthanol, éthanol, acétonitrile et carbonate de propylène.

Exemple 2 Une membrane commerciale de Nafion 1170 de 175 m d'épaisseur sous forme de sel de lithium est séchée et découpée en lanières de 4 cm x 10 cm de côté. La membrane enroulée en spirale est traitée par 2 g de diméthylaminotrifluorure de soufre (CH3)2NSF3 dans 50 ml de THF au reflux puis rincée. Le polymère contenant maintenant les groupements sulfonés sous forme SO2F est immergé dans une solution de 60 mg de sel de sodium de l'héxaméthydisilazane dans 20 ml de diglyme anhydre et porté
au reflux sous argon. Après 3 heures, la membrane est extraite du milieu réactionnel, rincée au THF puis traitée par une solution de 500 mg de triméthysilanoate de sodium dans le même solvant. Après 48 heures, la membrane est lavée à l'eau et à l'éthanol, puis transformée en sel d'hydronium par plusieurs immersions successives dans une solution d'acide nitrique 2 M dans l'eau à 60 C. Par RMN du solide haute résolution, on l o détermine que 32 % des groupements sulfonyles de la membrane sont sous forme de sulfonimide et 78% sous forme de sulfonate. L'augmentation du volume de la membrane en présence d'eau ou de méthanol lors de l'immersion dans ces solvants, y compris à la température d'ébullition, est inférieure à 10%.

Exemple 3 Un copolymère de tétrafluoroéthylène et de fluorure perfluorovinyloxyéthane-sulfonyle contenant 35% molaire de monomère sulfoné est calandré à chaud pour former un film de 20 microns d'épaisseur. Le composé [Na(Si(CH3)3NSO2CF2]2CF2 est préparé à
partir du fluorure de l'acide hexafluoro-propane-1,3-disulfonique selon la séquence de réactions suivantes:

[FSO2CF2]2CF2 + 6 NH3 = 2 NH4F + [(NH4)HNSO2CF2]2 [(NH4)HNSO2CF2]2 + Na2CO3 [(Na)HNSO2CF2]2 + 2 NH3 + H2O + C02 [(Na)HNSO2CF2]2 + HN[(Si(CH3)3]2 Na[Si(CH3)3NSO2CF2]2CF2 + NH3
15 g of polyethersulfone in powder form are sulphonated with 11 g of acid chlorosulfonic acid in 75 ml of 1,2-dichloroethane. The concentration of groups sulfonic acid reaches 0.47 SO3H units per aromatic ring. Groupings SO3H are transformed into SOZCI groups by the action of an excess of chlorinated chloride dimethylaminium in DMF. The polymer in powder form is filtered and then wash with anhydrous acetonitrile and dried under vacuum. Under anhydrous atmosphere, the polymer in chlorosulfonated form is shaped into film by pressing and calendering at 150 C.
A 50 micron thick film is cut into 4 cm squares and immersed in a solution of 0.6 g of the lithiated derivative of hexamethyl disilazane Li [N (Si (CH 3) 3) 2] in 50 1 ml of dimethylethyleneurea (DMEU). The polymer is treated in these conditions during 1 hour at 110 C under dry argon atmosphere. The membrane is removed from the middle reaction mixture, rinsed with THF and treated with an excess of trimethylsilanoate lithium (1 g) in 50 ml of 1,2-dimethoxyethane under argon for 24 hours at 25 ° C.
membrane is rinsed several times with distilled water and the metal ions are exchanged by protons in a Soxhlet-type extractor with an acid solution hydrochloric acid azeotropic concentration in water (ie, 20.2% by weight). The membrane thus obtained has a conductivity greater than 10-3 Scm 'at 25 ° C and 95% relative humidity.
24% of sulfonyl groups are engaged in the formation of imidure bridges and the membrane does not present appreciable dimensional variations in the different solvents tested, in this case water, methanol, ethanol, acetonitrile and carbonate of propylene.

Example 2 A commercial membrane of Nafion 1170 175 m thick under form of lithium salt is dried and cut into strips of 4 cm x 10 cm side. The Spirally wound membrane is treated with 2 g of dimethylaminotrifluoride of sulfur (CH3) 2NSF3 in 50 ml of THF under reflux and then rinsed. The polymer containing now sulphonated groups in SO2F form is immersed in a solution of 60 mg of sodium salt of hexamethydisilazane in 20 ml of anhydrous diglyme and carried at reflux under argon. After 3 hours, the membrane is extracted from the reaction medium, rinsed THF then treated with a solution of 500 mg of sodium trimethysilanoate in the same solvent. After 48 hours, the membrane is washed with water and with ethanol, then transformed into salt of hydronium by several successive immersions in a solution 2 M nitric acid in water at 60 C. By NMR of the high-resolution solid, lo determines that 32% of the sulfonyl groups in the membrane are made of sulfonimide and 78% as sulfonate. The increase in the volume of the membrane in the presence of water or methanol when immersed in these solvents, including included in boiling temperature, is less than 10%.

Example 3 A copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinyloxyethane fluoride sulfonyl containing 35 mol% of sulfonated monomer is hot-calendered to form a film 20 microns thick. The compound [Na (Si (CH3) 3NSO2CF2] 2CF2 is prepared for from hexafluoropropane-1,3-disulfonic acid fluoride according to the sequence of following reactions:

[FSO2CF2] 2CF2 + 6 NH3 = 2 NH4F + [(NH4) HNSO2CF2] 2 [(NH4) HNSO2CF2] 2 + Na2CO3 [(Na) HNSO2CF2] 2 + 2 NH3 + H2O + CO2 [(Na) HNSO2CF2] 2 + HN [(Si (CH3) 3] 2 Na [Si (CH3) 3NSO2CF2] 2CF2 + NH3

16 -sections carrées de 10 cm x 10 cm de cette membrane séparées par des treillis de polypropylène, sont immergées dans une cuve en verre et recouvertes d'une solution de 600 mg du dérivé disodique de la sulfamide dans 50 ml de diglyme. Le mélange réactionnel est porté à 125 C pendant 4 heures sous argon. Les membranes sont ensuite 5 immergées dans une solution de 1 g d'hydroxyde de lithium LiOH dans 50 ml de méthanol, et l'hydrolyse des fonctions SO2F résiduelles en groupements sulfonates est poursuivie à 50 C pendant 4 heures. La membrane réticulée est lavée à l'eau déionisée, et les ions sodium sont échangés par des protons par l'acide nitrique 2M. La membrane est stockée sous air après rinçage à l'eau déionisée.

Les composés [FSO2CF2]20, [FSO2CF2CF2]20, et [C1SO2CF2CF2]CF2 peuvent d'une manière similaire être substitués au fluorure de l'acide hexafluoro-propane-1,3-disulfonique comme précurseurs de l'agent pontant.

Exemple 4 La membrane de 20 gm du copolymère de tétrafluoroéthylène et de fluorure perfluorovinyloxyéthane-sulfonyle de l'exemple 3 est traitée par une solution de 800 mg du dérivé disodique de la sulfamide de l'exemple 3 et 400 mg de triméthylsilanoate de sodium dans 50 ml de diglyme. Le mélange réactionnel est porté à 125 C pendant 2o heures sous argon. La membrane est extraite, et lavée à l'eau déionisée et échangée par des protons comme pour l'exemple 3.

Exemple 5
16 -square sections of 10 cm x 10 cm of this membrane separated by trellises of polypropylene, are immersed in a glass vessel and covered with a solution of 600 mg of the disodium derivative of the sulfamide in 50 ml of diglyme. The mixture The reaction is heated at 125 ° C. for 4 hours under argon. The membranes are then Immersed in a solution of 1 g lithium hydroxide LiOH in 50 ml of methanol, and the hydrolysis of residual SO2F functions in groups sulfonates is continued at 50 C for 4 hours. The reticulated membrane is washed with water deionized, and sodium ions are exchanged with protons by 2M nitric acid. The membrane is stored under air after rinsing with deionized water.

Compounds [FSO2CF2] 20, [FSO2CF2CF2] 20, and [C1SO2CF2CF2] CF2 may similarly be substituted for the fluoride of hexafluoro-propane-1,3-disulfonic compounds as precursors of the bridging agent.

Example 4 The membrane of 20 gm of the copolymer of tetrafluoroethylene and fluoride perfluorovinyloxyethanesulfonyl of Example 3 is treated with a solution 800 mg of the disodium derivative of the sulfonamide of Example 3 and 400 mg of trimethylsilanoate sodium in 50 ml of diglyme. The reaction mixture is brought to 125 ° C. for 20 hours under argon. The membrane is extracted, and washed with deionized water and exchanged by protons as for example 3.

Example 5

- 17 -Un copolymère de tétrafluoroéthylène et de fluorure perfluorovinyloxyéthane-sulfonyle à 35% molaire de monomère sulfoné de l'exemple 3 est réticulé d'une manière similaire par immersion dans l'agent pontant [Na(Si(CH3)3NSO2CF2]2CF2 dans les conditions de l'exemple 3. La membrane ainsi réticulée et contenant des groupements résiduels -SO2F est traitée par 2 g de sel de sodium du dérivé
trifluorométhane-sulfonamide de formule Na[Si(CH3)3NSO2CF3] dans le diglyme à 110 C. La membrane est rincée et les ions sodium sont échangés par des protons par l'acide nitrique 2M. La totalité des fonctions sulfonées de la membrane sont sous forme de groupements sulfonamides pontant ou libres :

l o P-SO2N(H)SO2(CF2)3SO2N(H)SO2-P
P-SO2N(H)SO2(CF3) dans lesquels P représentant la chaîne polymère.
Exemple 6 Un copolymère de tétrafluoroéthylène et de fluorure perfluorovinyloxyéthane-sulfonyle similaire à celui préparé dans l'exemple 3 et contenant 35% de monomère sulfoné, est mélangé à chaud avec du chlorure de sodium en poudre de taille inférieure à 2 microns et à la fraction volumique de 45%, puis est mis sous forme de granulés d'environ microns de diamètre. 5 g de ce copolymère composite sont traités par 2 g de dérivé

20 sodique de l'hexaméthyldisilazane dans 30 ml de diglyme à 125 C pendant 3 heures et les fonctions SO2F résiduelles sont mises à réagir avec le sel de sodium du dérivé
trifluoro-méthanesulfonamide de formule Na[Si(CH3)3NSO2CF3] dans le diglyme à 125 .
Après lavage à l'eau et élimination du chlorure de sodium agissant comme porophore, i.e., créant
- 17 -A copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinyloxyethane fluoride 35 mol% sulfonyl sulfonated monomer of Example 3 is crosslinked with way similar by immersion in the bridging agent [Na (Si (CH3) 3NSO2CF2] 2CF2 in EXAMPLE 3 The membrane thus crosslinked and containing groups residuals -SO2F is treated with 2 g of sodium salt of the derivative trifluoromethane sulfonamide of formula Na [Si (CH3) 3NSO2CF3] in the diglyme at 110 C. The membrane is rinsed and the sodium ions are exchanged by protons by the acid nitric 2M. The all the sulphonated functions of the membrane are in the form of groups bridging or free sulfonamides:

lo P-SO2N (H) SO2 (CF2) 3SO2N (H) SO2-P
P-SO2N (H) SO2 (CF3) in which P represents the polymer chain.
Example 6 A copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinyloxyethane fluoride sulfonyl similar to that prepared in Example 3 and containing 35% of monomer sulphonated, is hot-mixed with powdered sodium chloride less than 2 microns and at the 45% volume fraction, and is then granulated about microns in diameter. 5 g of this composite copolymer are treated with 2 g of derivative Sodium hexamethyldisilazane in 30 ml of diglyme at 125 ° C for 3 hours.
hours and residual SO2F functions are reacted with the sodium salt of the derivative trifluoro-methanesulfonamide of formula Na [Si (CH3) 3NSO2CF3] in diglyme at 125.
After washing with water and removal of sodium chloride acting as a porophore, ie, creating

- 18 -de la porosité après son élimination, le polymère se présente sous forme de granules de grande surface spécifique permettant un accès rapide aux sites ioniques.

Exemple 7 Le composé [CF3SO2C(MgCI)2SO2CF2]2CF2 est préparé à partir du fluorure de l'acide hexafluoro-propane-1,3-disulfonique selon la séquence de réactions suivantes:
[FSO2CF2]2CF2 + 2CF3SO2CH3 + 4LiH ? 2H2 + [CF3SO2CH(Li)SO2CF2]2CF2 [CF3SO2CH(Li)SO2CF2]2CF2 + 2C4H9Li + 4 MgC12 ?
[CF3SO2C(MgCI)2SO2CF212CF2 + 2C4H10 + 2LiC1 La séquence de réactions se fait dans le même récipient (synthèse "one pot") dans l'éther dibutylique du diéthylène glycol (Ferro, USA). Une membrane de 20 microns d'épaisseur et de 10 cm x 10 cm préparée à partir du copolymère de l'exemple 3 est immergée dans une solution de 200 mg du tétrasel de chloromagnésium de la tétrasulfone dans 30 ml d'éther dibutylique du diéthylène glycol anhydre. La réaction est effectuée sous azote désoxygéné à 110 C pendant 6 heures. La membrane est extraite du milieu réactionnel, rincée au THF et l'hydrolyse des groupements SOIF résiduels est effectuée comme précédemment par le triméthylsilanoate de lithium. La membrane est lavée et échangée par des protons dans les conditions de l'exemple 3. Les composés [FSO2CF2]201 [FSO2CF2CF2]20, et [C1SO2CF2CF2]CF2 peuvent d'une manière similaire être substitués au fluorure de l'acide hexafluoro-propane-1,3-disulfonique comme précurseurs de l'agent pontant.

Exemple 8
- 18 -porosity after its removal, the polymer is in the form of granules of large surface area allowing quick access to ionic sites.

Example 7 The compound [CF3SO2C (MgCl2SO2CF2] 2CF2 is prepared from the fluoride of acid hexafluoro-propane-1,3-disulfonic acid according to the following reaction sequence:
[FSO2CF2] 2CF2 + 2CF3SO2CH3 + 4LiH? 2H2 + [CF3SO2CH (Li) SO2CF2] 2CF2 [CF3SO2CH (Li) SO2CF2] 2CF2 + 2C4H9Li +4 MgCl2?
[CF3SO2C (MgCl2) 2SO2CF212CF2 + 2C4H10 + 2LiCl1 The reaction sequence is done in the same container ("one pot" synthesis) in the ether dibutyl diethylene glycol (Ferro, USA). A membrane of 20 microns thick and 10 cm x 10 cm prepared from the copolymer of Example 3 is immersed in a solution of 200 mg of chloromagnesium tetrasel of tetrasulfone in 30 ml dibutyl ether anhydrous diethylene glycol. The reaction is carried out under nitrogen deoxygenated at 110 C for 6 hours. The membrane is extracted from the medium reaction, rinsed with THF and the hydrolysis of residual SOIF groups is carried out as previously by lithium trimethylsilanoate. The membrane is washed and exchanged by protons under the conditions of Example 3. Compounds [FSO2CF2] 201 [FSO2CF2CF2] 20, and [C1SO2CF2CF2] CF2 can in a similar manner be substituted to fluoride hexafluoro-propane-1,3-disulfonic acid as precursors agent bridging.

Example 8

- 19 -Un polymère de fluorure 4-trifluorovinyl-benzènesulfonyle est préparé par amorçage radicalaire par le peroxyde de benzoyle dans le diméthylformamide. Le polymère est précipité dans l'éther. Une solution à 12% de ce polymère dans la cyclopentanone est épandue à l'aide d'un gabarit et le solvant est séché sous air sec. Le film de polymère obtenu aune épaisseur de 24 microns. 100 cm2 de cette membrane sont immergés dans un mélange de 200 mg de sel de sodium de l'hexaméthyldisilazane et 100 mg de triméthylsilanoate de sodium dans 10 ml dans d'un mélange o-xylène/diglyme (50:50 v/v). Le milieu réactionnel est maintenu à 80 C pendant 10 heures et les sous-produits de la réaction sont éliminés par lavages successifs dans le THF, le méthanol et l'eau. L'échange des ions lithium par les protons donnent un matériau dont la conductivité
est supérieure à 10-2 Scm'' à 95% d'humidité relative.

Exemple 9 Le poly(fluorure 4-trifluorovinyl-benzènesulfonyle) de l'exemple 7 est épandu sous forme de solution sur un support de polypropylène pour former un film de 35 microns d'épaisseur, qui est ensuite découpé en une membrane de 1 mètre x 10 cm de côté. Cette membrane enroulée en spirale avec un treillis d'acier inoxydable en métal déployé
permettant l'accès à toute la surface de la membrane. Cet assemblage est placé
dans un réacteur de 100 ml auquel sont ajoutés 2 ml d'une solution 0.5 M d'ammoniac dans le dioxanne et 700 mg de DABCO (1,4-diazabicyclo-[2,2,2,]-octane) dans 80 ml de diméthoxyéthane. Le réacteur est fermé et maintenu à 115 C pendant 4 heures sous pression autogène. Après refroidissement et rétablissement de la pression ambiante, la membrane est séparée du milieu réactionnel et l'hydrolyse des groupements SO2F
résiduels est effectuée à l'aide d'une solution de 5 g de soude dans un mélange éthanol-eau
- 19 -A 4-trifluorovinyl-benzenesulfonyl fluoride polymer is prepared by radical initiation by benzoyl peroxide in dimethylformamide. The polymer is precipitated in ether. A 12% solution of this polymer in the Cyclopentanone is spread using a template and the solvent is dried under dry air. The polymer film obtained with a thickness of 24 microns. 100 cm2 of this membrane are immersed in a mixture of 200 mg of sodium salt of hexamethyldisilazane and 100 mg of sodium trimethylsilanoate in 10 ml in a mixture of xylene / diglyme (50:50 v / v). The reaction medium is maintained at 80 ° C. for 10 hours and money-The products of the reaction are removed by successive washings in THF, methanol and the water. The exchange of lithium ions by protons gives a material whose conductivity is greater than 10-2 Scm '' at 95% relative humidity.

Example 9 The poly (4-trifluorovinyl-benzenesulfonyl fluoride) of Example 7 is spread form of solution on a polypropylene support to form a 35 micron film thickness, which is then cut into a membrane of 1 meter x 10 cm side. This spiral wound membrane with a stainless steel mesh of metal deployed allowing access to the entire surface of the membrane. This assembly is placed in one 100 ml reactor to which 2 ml of a 0.5 M solution of ammonia is added in the dioxane and 700 mg of DABCO (1,4-diazabicyclo- [2,2,2,] octane) in 80 ml of dimethoxyethane. The reactor is closed and maintained at 115 C for 4 hours under autogenous pressure. After cooling and restoring the pressure ambient, the membrane is separated from the reaction medium and the hydrolysis of SO2F groups residuals is carried out using a solution of 5 g of soda in a ethanol-water mixture

20 -(80:20 v/v). L'échange sous forme protonique se fait dans les mêmes conditions que pour l'exemple 8.

Exemple 10 10 g d'un copolymère de tétrafluoroéthylène et de fluorure perfluoro-vinyloxyéthane-sulfonyle contenant 28% molaire de monomère sulfoné obtenu sous forme de latex par polymérisation en émulsion et 300 mg de nitrure de lithium en poudre de taille submicronique sont dispersés à l'aide d'un mélangeur dans 50 ml de Fluorinert FC-75 (3M, USA). La suspension est épandue à l'aide d'un gabarit sur un feuillard d'acier inoxydable de 25 microns d'épaisseur et le solvant est évaporé
laissant un film de 30 microns d'épaisseur qui est ensuite recouvert par un autre feuillard d'acier inoxydable.
Le polymère fluoré est réticulé par pressage à chaud à 100 Kg.cm 2 et 150 C
pendant 1 heure. La réaction de réticulation ou pontage entre les fonctions -SO2F se produit selon l'équation suivante:

2 -SO2F + Li3N 2 LiF + -SO2N(Li)SO2F-Après séparation des feuillards, les fonctions SO2F résiduelles sont hydrolysées par une solution aqueuse d'hydroxyde de lithium, et plusieurs lavages à l'eau permettent d'éliminer le fluorure de lithium, qui est un sous-produit de la réaction de réticulation ou d'hydrolyse des groupements SO2F. Les membranes sont échangés par des protons par plusieurs immersions successives dans l'acide nitrique 2M à 60 C.

Le même procédé de réticulation peut être appliqué en remplaçant le nitrure de lithium par le carbure d'aluminium (240 mg pour 10 g) pour obtenir des ponts sulfone.
20 -(80:20 v / v). The exchange in proton form is done under the same conditions only for example 8.

Example 10 10 g of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorinated fluoride vinyloxyethanesulfonyl containing 28 mol% of sulfonated monomer obtained under latex form by emulsion polymerization and 300 mg of lithium nitride in powder of submicron size are dispersed using a blender in 50 ml of Fluorinert FC-75 (3M, USA). The suspension is spread using a template on a strip of stainless steel 25 microns thick and the solvent is evaporated leaving a film of 30 microns thick which is then covered by another strip stainless steel.
The fluoropolymer is crosslinked by hot pressing at 100 Kg.cm 2 and 150 C
during 1 hour. The crosslinking or bridging reaction between the -SO2F functions is product according the following equation:

2 -SO2F + Li3N2 LiF + -SO2N (Li) SO2F-After separation of the strips, residual SO2F functions are hydrolyzed by an aqueous solution of lithium hydroxide, and several washes with water allow to eliminate lithium fluoride, which is a by-product of the reaction of crosslinking or hydrolysis of SO2F groups. The membranes are exchanged by protons by several successive immersions in 2M nitric acid at 60 C.

The same crosslinking process can be applied by replacing the nitride of lithium by aluminum carbide (240 mg per 10 g) to obtain bridges sulfone.

21 -Exemple 11 Une membrane de copolymère de tétrafluoroéthylène et de fluorure perfluoro-vinyloxyéthane-sulfonyle similaire à celle de l'exemple 3 est immergée dans une solution 0.5 M d'ammoniaque dans le dioxanne et laissée à réagir pendant 48 heures. Les groupements -SOIF sont transformés en groupements -SO2NH(NH4) à partir desquels la sulfonamide est obtenue par traitement par un solution d'acide chlorhydrique et rincée.
Le sel de sodium est obtenu par immersion dans une solution à 10% de carbonate de sodium, suivi d'un rincage à l'eau déionisée. Le polymère est séché sous vide et 100 cm2 l o de la membrane sont immergés dans une solution d'hexaméthydilsilazane dans l'acétonitrile et portée au reflux pendant 48 heures. Après séparation du milieu réactionnel et séchage, la membrane est placée dans un réacteur contenant 100 ml d'acétonitrile et 300 mg de fluorure de l'acide hexafluoro-propane-l,3-disulfonique [FSO,CF2]2CF2, et le réacteur est fermé et chauffé à 110 C pendant deux heures. Après refroidissement, la membrane est extraite et les groupements -SO2F restant sont hydrolysés par une solution de soude dans le mélange eau-alcool (50:50 v/v) au reflux.
Les ions sodium sont échangés par les protons d'une manière similaire aux exemples précédents par l'acide nitrique 2M.

Dans une variante, les fonctions sulfonamides -SO2NH2 sont traités par un excès de dibutyl-magnésium, la membrane est rincée au THF anhydre et mise en contact à température ordinaire dans une solution de [FSO2CF2]2CF2. Dans les deux méthodes, les composés [FSO2CF2]201 [FSO2CF2CF2]20, et [C1SO2CF2CF2]CF2 peuvent être substitués au fluorure de l'acide hexafluoro-propane-l,3-disulfonique.
21 -Example 11 A copolymer membrane of tetrafluoroethylene and perfluorinated fluoride vinyloxyethanesulfonyl similar to that of Example 3 is immersed in a solution 0.5 M ammonia in dioxane and left to react for 48 hours. The -SOIF groups are converted into -SO2NH (NH4) groups from of which the sulfonamide is obtained by treatment with a solution of hydrochloric acid and rinsed.
The sodium salt is obtained by immersion in a 10% solution of carbonate of sodium, followed by rinsing with deionized water. The polymer is dried under vacuum and 100 cm2 lo of the membrane are immersed in a solution of hexamethydilsilazane in acetonitrile and refluxed for 48 hours. After separation from middle reaction and drying, the membrane is placed in a reactor containing 100 ml of acetonitrile and 300 mg of fluoride of hexafluoropropane-1,3-disulfonic [FSO, CF 2] 2CF 2, and the reactor is closed and heated at 110 ° C for two hours. After cooling, the membrane is extracted and the groups -SO2F remaining are hydrolyzed with sodium hydroxide solution in the water-alcohol mixture (50:50 v / v) reflux.
Sodium ions are exchanged by protons in a similar way to examples preceded by 2M nitric acid.

In one variant, the sulphonamide functions -SO 2 NH 2 are treated with a excess of dibutyl-magnesium, the membrane is rinsed with anhydrous THF and contact at room temperature in a solution of [FSO2CF2] 2CF2. In both methods, compounds [FSO2CF2] 201 [FSO2CF2CF2] 20, and [C1SO2CF2CF2] CF2 may be substituted for the fluoride hexafluoro-propane-1,3-disulfonic acid.

- 22 -Exemple 12 Une pile à combustible expérimentale est fabriquée à partir d'une membrane préparée selon l'exemple 3. Une dispersion nanométrique de platine sur support de carbone (Degussa, Allemagne) est appliquée de part et d'autre de la membrane par une technique de sérigraphie à partir d'une dispersion du carbone platiné dans une solution colloïdale (5% w/w) de Nafion 117 dans un mélange d'alcools légers (Aldrich).
Le système est traité à 130 C pour assurer la cohésion des particules de Nafion .
Les collecteurs de courants sont constitués de plaques de graphite rainuré pour assurer la l o distribution des gaz. La pile expérimentale est testée avec une alimentation d'hydrogène et d'oxygène à pression ordinaire. La tension en circuit ouvert est de 1.2 V
et la courbe courant-tension mesurée sur ce montage indique que 500 mA/cm2 sont obtenus à
la tension de 0.65 V. Le remplacement du platine de l'électrode négative par un alliage platine-ruthénium 50:50 permet l'utilisation comme combustible de méthanol avec une densité de courant de 150 mA/cm2 à la tension de 0.6 V. La perméation du méthanol dans ces conditions est inférieure à 5 moles/cm2=s'.

Exemple 13 Une pile à combustible expérimentale est fabriquée à partir d'une membrane préparée selon l'exemple 9 sous la forme de précurseurs -SO2F. L'électrode de carbone platiné de l'exemple 11 est appliquée de part et d'autre de la membrane par sérigraphie d'une suspension de ce matériau dans une solution du fluorure de poly(trifluorométhylstyrène sulfonyle) dans le 1,2-dichloroéthane. La réticulation des fonctions -SO2F du système complet est, d'une manière similaire à celle de l'exemple 7, WO 99/38897
- 22 -Example 12 An experimental fuel cell is made from a membrane prepared according to Example 3. A nanometric dispersion of platinum on a support of Carbon (Degussa, Germany) is applied on both sides of the membrane by one screen printing technique from a platinum carbon dispersion in a solution colloidal (5% w / w) Nafion 117 in a mixture of light alcohols (Aldrich).
The The system is treated at 130 ° C. to ensure the cohesion of the Nafion particles.
The Current collectors consist of grooved graphite plates for ensure the the distribution of gases. The experimental stack is tested with a hydrogen supply and oxygen at ordinary pressure. The open circuit voltage is 1.2 V
and the curve Current-voltage measured on this circuit shows that 500 mA / cm2 are obtained at the voltage of 0.65 V. The replacement of the platinum of the negative electrode by a alloy platinum-ruthenium 50:50 allows the use as methanol fuel with a current density of 150 mA / cm2 at a voltage of 0.6 V. The permeation of the methanol in these conditions are less than 5 mol / cm 2 = s'.

Example 13 An experimental fuel cell is made from a membrane prepared according to Example 9 in the form of precursors -SO2F. The electrode of carbon platinum of Example 11 is applied on both sides of the membrane by serigraphy of a suspension of this material in a solution of fluoride poly (trifluoromethylstyrene sulfonyl) in 1,2-dichloroethane. The crosslinking -SO2F functions of the complete system is, in a manner similar to that of example 7, WO 99/38897

23 PCT/CA99/00078 --effectuée par réaction sur un mélange de dérivé sodique de l'hexaméthyldisilazane et de triméthylsilanoate de sodium dans 10 ml dans d'un mélange o-xylène/diglyme (50:50 v/v). Après réticulation, les ions Nd de la membrane et du liant des électrodes sont échangés par des protons à l'aide d'acide chlorhydrique concentré et rinçage.

La pile à combustible expérimentale utilisant cet assemblage a des performances similaires à celles obtenues pour la pile décrite dans l'exemple 12.

Exemple 14 L'électrolyse du chlorure de sodium est effectuée dans une cellule à deux lo compartiments séparés par une membrane préparée selon l'exemple 3, l'anode étant du type DSA ("dimensionnaly stable electrode") et constituée de titane recouvert d'une couche d'oxyde de ruthénium RuO2, en contact avec la membrane, la cathode étant en nickel. La chute ohmique pour 2 A/cm2 est de 0.4V, et la perméation des ions OH- à
travers la membrane est inférieure à 8,5 gmoles/ cm2.s'.

Exemple 15 La membrane préparée selon l'exemple 4 est utilisée pour la préparation d'ozone par électrolyse de l'eau sur une anode de dioxyde de plomb. La cathode est une grille de platine, les deux électrodes étant plaquées sur la membrane dont le coté

cathodique est immergé dans l'eau. Le rendement faradique en ozone et de 20%
sous 4.5V.

Exemple 16
23 PCT / CA99 / 00078 -by reaction on a mixture of sodium derivative of hexamethyldisilazane and sodium trimethylsilanoate in 10 ml in an o-xylene / diglyme mixture (50:50 v / v). After crosslinking, the Nd ions of the membrane and the binder of the electrodes are exchanged with protons using concentrated hydrochloric acid and rinsing.

The experimental fuel cell using this assembly has performances similar to those obtained for the battery described in Example 12.

Example 14 Electrolysis of sodium chloride is carried out in a two-cell lo compartments separated by a membrane prepared according to Example 3, the anode being of type DSA ("dimensionnaly stable electrode") and made of titanium coated a RuO2 ruthenium oxide layer, in contact with the membrane, the cathode being in nickel. The ohmic drop for 2 A / cm2 is 0.4V, and the ion permeation OH- to through the membrane is less than 8.5 gmol / cm 2 s.

Example 15 The membrane prepared according to Example 4 is used for the preparation of ozone by electrolysis of water on a lead dioxide anode. The cathode is a platinum grid, the two electrodes being pressed onto the membrane whose side cathodic is immersed in water. Faradic efficiency in ozone and 20%
under 4.5V.

Example 16

- 24 -La résine échangeuse d'ion poreuse préparée à l'exemple 5 est utilisée comme catalyseur de réaction chimique. Sous forme protonique active après déshydratation sous vide, la résine catalyse les réactions de Friedel-Craft, les estérifications, les acétalisations etc. A un mélange équimoléculaire d'anisole et d'anhydride acétique sont ajoutés 3% en poids de la résine sous forme acide. La réaction de formation de la 4-méthoxyacétophénone est complète en 45 minutes à température ordinaire.

L'échange des protons pour les ions de transition et les métaux des terres rares, en particulier La+3 et Y+3 donne un catalyseur pour les réactions de Friedel-Craft et de l o cross-aldolisation.

A un mélange équimoléculaire de cyclopentadiène et de vinyl-méthyl cétone (10 mmoles dans 30 cc de dichlorométhane) sont ajoutés 5% en poids de la résine sous forme Y+3 séchée sous vide à 60 C. La réaction de formation du composé de condensation de Diels-Alder est complète à 25 C en 30 minutes, le rapport endo/exo étant proche de 90:10.

Dans les deux cas, le catalyseur est éliminé par simple filtration et réutilisable.
Bien que la présente invention ait été décrite à l'aide de mises en oeuvre spécifiques, il est entendu que plusieurs variations et modifications peuvent se greffer aux dites mises en oeuvre, et la présente demande vise à couvrir de telles modifications, usages ou adaptations de la présente invention suivant, en général, les principes de l'invention et incluant toute variation de la présente description qui deviendra connue ou WO 99/38897
- 24 -The porous ion exchange resin prepared in Example 5 is used as the chemical reaction catalyst. In active proton form after dehydration under empty, the resin catalyzes the reactions of Friedel-Craft, the esterifications, Acetalizations etc. To an equimolecular mixture of anisole and acetic anhydride are added 3% in weight of the resin in acid form. The formation reaction of the 4-methoxyacetophenone is complete in 45 minutes at room temperature.

Proton exchange for transition ions and earth metals rare, in particular La + 3 and Y + 3 gives a catalyst for the Friedel-Craft and lo cross-aldolization.

Has an equimolecular mixture of cyclopentadiene and vinyl methyl ketone (10 mmol in 30 cc of dichloromethane) are added 5% by weight of the resin under form Y + 3 dried under vacuum at 60 C. The formation reaction of the compound of Diels-Alder condensation is complete at 25 C in 30 minutes, the ratio endo / exo being close to 90:10.

In both cases, the catalyst is removed by simple filtration and reusable.
Although the present invention has been described using implementations specific, it is understood that several variations and modifications may add to implemented, and the present application is intended to cover such changes, uses or adaptations of the present invention according to, in general, the principles of invention and including any variation of the present description which will become known or WO 99/38897

- 25 PCT/CA99/00078 -conventionnelle dans le champ d'activité dans lequel se retrouve la présente invention, et qui peut s'appliquer aux éléments essentiels mentionnés ci-haut, en accord avec la portée des revendications suivantes. 25 PCT / CA99 / 00078 -Convention in the field of activity in which this invention, and which can be applied to the essential elements mentioned above, in agreement with the scope of the following claims.

Claims (29)

REVENDICATIONS 1. Procédé de réticulation de groupements sulfonyles d'un polymère sulfoné
dans lequel au moins une fraction des liaisons de réticulation porte une charge ionique, le procédé comprenant la mise en contact du polymère avec un agent de réticulation permettant la réaction entre 2 groupements sulfonyles provenant de chaînes polymères adjacentes, pour former les liaisons de réticulation, les liaisons de réticulation sont :
P-SO2-Y-(M+)-SO2-P'; ou P-SO2(M+)Y-SO2-(Q-SO2),Y-(M+)SO2-P' dans lesquelles - P et P' sont identiques ou différents et font partie d'une chaîne polymère;

- Y est N ou CR où R est H, CN, F, SO2R 3, C1-20 alkyle substitué ou non-substitué;
C6-20 aryle substitué ou non-substitué ou C2-20 alkylène substitué ou non-substitué, le substituant étant un ou des halogènes, et dans lesquels la chaîne comprend un ou des substituants choisis parmi F, SO2R où R est défini précédemment, aza, oxa, thia et dioxathia;

- R3 est F, C1-20 alkyle substitué ou non-substitué; C6-20 aryle substitué ou non-substitué
ou C2-20 alkylène substitué ou non-substitué, le substituant étant un ou des halogènes;

- M+ est H+; un cation métal choisi parmi un métal alcalin, un métal alcalino-terreux, un métal de transition et une terre rare; un cation organométallique ou un cation organique onium;

- Q est un radical divalent C1-20 alkyle, C1-20 oxaalkyle, C1-20 azaalkyle, C1-20 thiaalkyle, C6-20 aryle ou C6-20 alkylaryle, chacun est optionnellement substitué par un ou des halogènes, et dans lesquels la chaîne est substituée avec un ou des substituants oxa, aza ou thia; et rest 0 ou 1, le radical divalent et le polymère sulfoné sont partiellement ou totalement fluorés.
1. Process for crosslinking sulfonyl groups of a sulfonated polymer wherein at least a fraction of the crosslink bonds carry a ion charge, the method comprising contacting the polymer with a crosslinking allowing the reaction between 2 sulphonyl groups coming from chains polymers adjacent ones, to form the crosslinking bonds, the bonds of crosslinking are:
P-SO2-Y-(M+)-SO2-P'; Where P-SO2(M+)Y-SO2-(Q-SO2),Y-(M+)SO2-P' in which - P and P' are identical or different and form part of a polymer chain;

- Y is N or CR where R is H, CN, F, SO2R 3, C1-20 substituted or unsubstituted alkyl substituted;
C6-20 substituted or unsubstituted aryl or C2-20 substituted or unsubstituted alkylene substituted, the substituent being a halogen or halogens, and in which the chain comprises a or some substituents chosen from F, SO2R where R is defined above, aza, oxa, thia and dioxathia;

- R3 is F, C1-20 substituted or unsubstituted alkyl; C6-20 substituted aryl or non-substituted or C2-20 substituted or unsubstituted alkylene, the substituent being one or more halogens;

- M+ is H+; a metal cation selected from an alkali metal, an alkaline metal earthy, a transition metal and a rare earth; an organometallic cation or a cation organic onium;

- Q is a divalent radical C1-20 alkyl, C1-20 oxaalkyl, C1-20 azaalkyl, C1-20 thiaalkyl, C6-20 aryl or C6-20 alkylaryl, each is optionally substituted with a or some halogens, and in which the chain is substituted with one or more oxa, aza substituents or thia; and remainder 0 or 1, the divalent radical and the sulfonated polymer are partially or totally fluorinated.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le cation organométallique ou le cation organique onium est optionnellement substitué par un ou des radicaux organiques choisis parmi :

- le proton, les radicaux alkyles, alkényles, oxaalkyles, oxaalkényles, azaalkyles, azaalkényles, thiaalkyles, thiaalkényles, dialkylazo, silaalkyles optionnellement hydrolysables ou silaalkényles optionnellement hydrolysables, les radicaux sont linéaires, ramifiés ou cycliques et ont de 1 à 18 atomes de carbone;

- les radicaux cycliques ou hétérocycliques aliphatiques de 4 à 26 atomes de carbone ayant optionnellement au moins une chaîne latérale ayant un ou des hétéroatomes choisis parmi azote, oxygène et soufre; et - les aryles, arylalkyles, alkylaryles ou alkénylaryles de 5 à 26 atomes de carbone ayant optionnellement un ou des hétéroatomes dans le noyau aromatique ou dans un substituant.
2. Process according to claim 1, in which the organometallic cation or the organic cation onium is optionally substituted by radical(s) organic choose from:

- the proton, alkyl, alkenyl, oxaalkyl, oxaalkenyl radicals, azaalkyls, azaalkenyls, thiaalkyls, thiaalkenyls, dialkylazo, silaalkyls optionally hydrolyzable or optionally hydrolyzable silaalkenyl radicals, the radicals are linear, branched or cyclic and have 1 to 18 carbon atoms;

- cyclic or heterocyclic aliphatic radicals with 4 to 26 carbon atoms carbon optionally having at least one side chain having one or more heteroatoms selected from nitrogen, oxygen and sulfur; and - aryls, arylalkyls, alkylaryls or alkenylaryls with 5 to 26 carbon atoms carbon having optionally one or more heteroatoms in the aromatic ring or in a substitute.
3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le cation organométallique est choisi parmi un métallocénium, un arène-métallocénium, un alkylsilyle, un alkylgermanyle ou un alkylétain. 3. Process according to claim 1, in which the organometallic cation is selected from a metallocenium, an arene-metallocenium, an alkylsilyl, an alkylgermany or an alkyltin. 4. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le cation organique onium est choisi parmi un oxonium R"O+, un ammonium NR"+, un amidinium R"C(NHR")2+, un guanidinium C(NHR")3+, un pyridinium C5R"N+, un imidazolium C3R"N2+, un triazolium C2R"N3+, un imidazolinium C3R"N2+, un sulfonium SR"+, un phosphonium PR"+, un iodonium IR"+ et un carbonium (C6R")3C+, dans lesquels R" est un radical organique tel que défini dans la revendication 2, et lorsqu'un cation organique onium comporte au moins deux radicaux R" différents de H, ces radicaux forment ensemble un cycle aromatique ou non, englobant éventuellement le centre portant la charge cationique. 4. Process according to claim 1, in which the organic onium cation is chosen from an oxonium R"O+, an ammonium NR"+, an amidinium R"C(NHR")2+, an guanidinium C(NHR")3+, a pyridinium C5R"N+, an imidazolium C3R"N2+, a triazolium C2R"N3+, an imidazolinium C3R"N2+, a sulfonium SR"+, an phosphonium PR"+, an iodonium IR"+ and a carbonium (C6R")3C+, in which R" is a radical organic as defined in claim 2, and when a cation organic onium comprises at least two radicals R" different from H, these radicals form together one aromatic ring or not, optionally including the center bearing the load cationic. 5. Procédé selon la revendication 1 dans lequel un groupement labile est lié
aux groupements sulfonyles avant d'effectuer la réticulation.
5. Process according to claim 1, in which a labile group is bound to the sulphonyl groups before carrying out the crosslinking.
6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel le groupement labile est choisi parmi F, Cl, Br, un hétérocycle électrophile N-imidazolyl, N-triazolyl et R2SO3, R2 étant un radical organique optionnellement halogéné, le radical organique est choisi parmi :

- le proton, les radicaux alkyles, alkényles, oxaalkyles, oxaalkényles, azaalkyles, azaalkényles, thiaalkyles, thiaalkényles, dialkylazo, silaalkyles optionnellement hydrolysables ou silaalkényles optionnellement hydrolysables, les radicaux sont linéaires, ramifiés ou cycliques et ont de 1 à 18 atomes de carbone;

- les radicaux cycliques ou hétérocycliques aliphatiques de 4 à 26 atomes de carbone ayant optionnellement au moins une chaîne latérale ayant un ou des hétéroatomes choisis parmi azote, oxygène et soufre; et - les aryles, arylalkyles, alkylaryles ou alkénylaryles de 5 à 26 atomes de carbone ayant optionnellement un ou des hétéroatomes dans le noyau aromatique ou dans un substituant.
6. Process according to claim 5, in which the labile group is selected from F, Cl, Br, an electrophilic heterocycle N-imidazolyl, N-triazolyl and R2SO3, R2 being an optionally halogenated organic radical, the organic radical is chosen among :

- the proton, alkyl, alkenyl, oxaalkyl, oxaalkenyl radicals, azaalkyls, azaalkenyls, thiaalkyls, thiaalkenyls, dialkylazo, silaalkyls optionally hydrolyzable or optionally hydrolyzable silaalkenyl radicals, the radicals are linear, branched or cyclic and have 1 to 18 carbon atoms;

- cyclic or heterocyclic aliphatic radicals with 4 to 26 carbon atoms carbon optionally having at least one side chain having one or more heteroatoms selected from nitrogen, oxygen and sulfur; and - aryls, arylalkyls, alkylaryls or alkenylaryls with 5 to 26 carbon atoms carbon having optionally one or more heteroatoms in the aromatic ring or in a substitute.
7. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'agent de réticulation comprend un cation organométallique choisi parmi les organo-lithium, organo-magnésium et organo-aluminium, ou encore un composé de formule générale (M+)A2Y-, (M+)AY-SO2Y-A(M+), ou (M+)AY-SO2QY-A(M+), dans lesquels Y, Q et M+ sont tels que définis dans la revendication 1, et A
est choisi parmi Si(R')3, Ge(R')3 et Sn(R')3, où R' est C1-18 alkyle.
7. Process according to claim 1, in which the crosslinking agent understand an organometallic cation selected from organo-lithium, organo-magnesium and organo-aluminum, or a compound of general formula (M+)A2Y-, (M+)AY-SO2Y-A(M+), or (M+)AY-SO2QY-A(M+), wherein Y, Q and M+ are as defined in claim 1, and A
is chosen from Si(R')3, Ge(R')3 and Sn(R')3, where R' is C1-18 alkyl.
8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel A est un groupement tri(C1-18)alkyle silyle. 8. Process according to claim 7, in which A is a group tri(C1-18)alkyl silyl. 9. Procédé selon la revendication 7 dans lequel l'agent de réticulation est choisi parmi le groupe comprenant : Li3N, C3Al4, [(CH3)3Si]2NLi, [(CH3)3Si]2NNa, [(CH3)3Si]2NK, NH3 + 3 DABCO, CF3SO2C[(CH3)3Si][Li(TMEDA)]2, (CH3)3CNH2 +
3 TEA, NH2SO2NH2 + 4 TEA, [[(CH3)3Si](Li)N]2SO2, [(TMEDA)(Mg)N]2SO2, CH3Li, (CH3)3Al, NH2Li, NH2Na, NH2K, [[Si(CH3)3](Li)NSO2]2CF2, [Li[Si(CH3)3]NSO2CF2]2CF2, [(Li)Si(CH3)3NSO2CF2], [Li[Si(CH3)3]NSO2CF2CF2]2O, SO2Cl2 + 3 DABCO, SO2(imidazole)2, [FSO2CF2]2 + 3 TEA, (ClSO2CF2)CF2 + 3 DABCO et (FSO2CF2CF1)2O + 3 DABCO.
9. Process according to claim 7, in which the crosslinking agent is selected from the group comprising: Li3N, C3Al4, [(CH3)3Si]2NLi, [(CH3)3Si]2NNa, [(CH3)3Si]2NK, NH3 + 3 DABCO, CF3SO2C[(CH3)3Si][Li(TMEDA)]2, (CH3)3CNH2 +
3 TEA, NH2SO2NH2 + 4 TEA, [[(CH3)3Si](Li)N]2SO2, [(TMEDA)(Mg)N]2SO2, CH3Li, (CH3)3Al, NH2Li, NH2Na, NH2K, [[Si(CH3)3](Li)NSO2]2CF2, [Li[Si(CH3)3]NSO2CF2]2CF2, [(Li)Si(CH3)3NSO2CF2], [Li[Si(CH3)3]NSO2CF2CF2]2O, SO2Cl2 + 3 DABCO, SO2(imidazole)2, [FSO2CF2]2 + 3 TEA, (ClSO2CF2)CF2 + 3 DABCO and (FSO2CF2CF1)2O + 3 DABCO.
10. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le polymère non réticulé est moulé avant d'être réticulé. 10. Process according to claim 1, in which the uncrosslinked polymer is molded before being cured. 11. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le polymère non réticulé est mélangé mécaniquement avec l'agent de réticulation, pressé et chauffé. 11. Process according to claim 1, in which the uncrosslinked polymer is mechanically mixed with the crosslinking agent, pressed and heated. 12. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le polymère non réticulé est moulé et mis en contact avec une solution de l'agent de réticulation dans un solvant inerte. 12. Process according to claim 1, in which the uncrosslinked polymer is molded and contacted with a solution of the crosslinking agent in a solvent inert. 13. Procédé selon la revendication 12 dans lequel la densité de réticulation est contrôlée par le temps d'immersion dans le solvant, la température du solvant, ou la concentration d'agent de réticulation dans le solvant. 13. Process according to claim 12, in which the crosslinking density is controlled by solvent immersion time, solvent temperature, or the concentration of crosslinking agent in the solvent. 14. Procédé selon la revendication 12 dans lequel le solvant est choisi parmi le groupe comprenant : les hydrocarbures aromatiques, les hydrocarbures et éthers aliphatiques partiellement ou totalement halogénés, le THF, les éthers alkyliques des mono-, di- tri- et tétraéthylène glycols, les alkylamides tertiaires choisis parmi le DMF, N-méthylpyrrolidone, tétraméthylurée et ses analogues cycliques, N-alkylimidazoles, tétraalkylsulfamides, et leurs mélanges. 14. Process according to claim 12, in which the solvent is chosen from the group comprising: aromatic hydrocarbons, hydrocarbons and ethers partially or totally halogenated aliphatics, THF, ethers alkyl mono-, di-, tri- and tetraethylene glycols, the selected tertiary alkylamides among the DMF, N-methylpyrrolidone, tetramethylurea and its cyclic analogues, N-alkylimidazoles, tetraalkylsulfamides, and mixtures thereof. 15. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le polymère non réticulé est moulé et mis en contact avec l'agent de réticulation et un agent ionogène non réticulant pour former les groupements de bout -SO3-(M+), ou -[SO2YSO2R]-(M+), R est un radical organique tel que défini dans la revendication 2 et éventuellement halogéné. 15. Process according to claim 1, in which the uncrosslinked polymer is molded and contacted with the crosslinking agent and a non-ionogenic agent crosslinker to form the end groups -SO3-(M+), or -[SO2YSO2R]-(M+), R is a organic radical as defined in claim 2 and optionally halogen. 16. Procédé selon la revendication 15 dans lequel R est halogéné. 16. Process according to claim 15, in which R is halogenated. 17. Procédé selon la revendication 15 dans lequel R est perfluoré. 17. Process according to claim 15, in which R is perfluorinated. 18. Procédé selon la revendication 15 dans lequel le polymère non réticulé est moulé et mis en contact de façon séquentielle ou simultanément avec l'agent de réticulation et l'agent ionogène non réticulant. 18. Process according to claim 15, in which the uncrosslinked polymer is molded and contacted sequentially or simultaneously with the crosslinking and the non-crosslinking ionogenic agent. 19. Procédé selon la revendication 15 dans lequel l'agent ionogène non réticulant est choisi parmi (CH3)3SiO-(M+) et [(CH3)3SiNSO2R F]-(M+) où M+ est tel que défini à la revendication 1 et R F est un radical alkyle, oxaalkyle, azaalkyle ou thiaalkyle essentiellement perfluoré de 1 à 12 atomes de carbone. 19. A method according to claim 15 wherein the non-ionogenic agent crosslinker is chosen from (CH3)3SiO-(M+) and [(CH3)3SiNSO2R F]-(M+) where M+ is such that defined at the claim 1 and RF is alkyl, oxaalkyl, azaalkyl or thiaalkyl essentially perfluorinated with 1 to 12 carbon atoms. 20. Procédé selon la revendication 1 dans lequel un agent de renforcement est ajouté au polymère avant la réticulation. 20. A method according to claim 1 wherein a reinforcing agent is added to the polymer before crosslinking. 21. Cellule électrochimique dans laquelle une membrane comprenant un polymère réticulé tel qu'obtenu selon la revendication 1 est utilisée comme électrolyte solide. 21. Electrochemical cell in which a membrane comprising a crosslinked polymer as obtained according to claim 1 is used as electrolyte solid. 22. Cellule selon la revendication 21 comprenant une pile à combustible, un électrolyseur à l'eau, une pile chlore-soude, une pile électrochimique à
recouvrement de sels ou d'acide, ou une pile produisant de l'ozone.
22. Cell according to claim 21 comprising a fuel cell, a water electrolyser, a chlorine-soda battery, an electrochemical battery recovery of salts or acid, or an ozone-generating battery.
23. Cellule selon la revendication 22 comprenant la pile à combustible dans laquelle M+ est un proton hydraté et l'électrode positive contient un catalyseur réducteur d'oxygène. 23. Cell according to claim 22 comprising the fuel cell in which M+ is a hydrated proton and the positive electrode contains a reducing catalyst of oxygen. 24. Polymère sulfoné obtenu selon le procédé défini dans la revendication 1 ayant une fraction ou la totalité des groupements sulfonyles réticulés, et dans lequel au moins une fraction des liaisons de réticulation porte une charge ionique, les liaisons de réticulation sont :

P-SO2-Y-(M+)-SO2-P'; ou P-SO2(M+)Y-SO2-(Q-SO2)r Y-(M+)SO2-P' dans lesquelles - P et P' sont identiques ou différents et font partie d'une chaîne polymère;

- Y est N ou CR où R est H, CN, F, SO2R 3, C1-20 alkyle substitué ou non-substitué;
C6-20 aryle substitué ou non-substitué ou C2-20 alkylène substitué ou non-substitué, le substituant étant un ou des halogènes, et dans lesquels la chaîne comprend un ou des substituants choisis parmi F, SO2R où R est défini précédemment, aza, oxa, thia et dioxathia;

- R3 est F, C1-20 alkyle substitué ou non-substitué; C6-20 aryle substitué ou non-substitué
ou C2-20 alkylène substitué ou non-substitué, le substituant étant un ou des halogènes;

- M+ est H+; un cation métal choisi parmi un métal alcalin, un métal alcalino-terreux, un métal de transition et une terre rare; un cation organométallique ou un cation organique onium;

- Q est un radical divalent C1-20 alkyle, C1-20 oxaalkyle, C1-20 azaalkyle, C1-20 thiaalkyle, C6-20 aryle ou C6-20 alkylaryle, chacun est optionnellement substitué par un ou des halogènes, et dans lesquels la chaîne est substituée avec un ou des substituants oxa, aza ou thia; et r est 0 ou 1, le radical divalent et le polymère sulfoné sont partiellement ou totalement fluorés.
24. Sulfonated polymer obtained according to the process defined in claim 1 having some or all of the cross-linked sulfonyl groups, and in which at least a fraction of the crosslinking bonds carry an ionic charge, the links of crosslinking are:

P-SO2-Y-(M+)-SO2-P'; Where P-SO2(M+)Y-SO2-(Q-SO2)r Y-(M+)SO2-P' in which - P and P' are identical or different and form part of a polymer chain;

- Y is N or CR where R is H, CN, F, SO2R 3, C1-20 substituted or unsubstituted alkyl substituted;
C6-20 substituted or unsubstituted aryl or C2-20 substituted or unsubstituted alkylene substituted, the substituent being a halogen or halogens, and in which the chain comprises a or some substituents chosen from F, SO2R where R is defined above, aza, oxa, thia and dioxathia;

- R3 is F, C1-20 substituted or unsubstituted alkyl; C6-20 substituted aryl or non-substituted or C2-20 substituted or unsubstituted alkylene, the substituent being one or more halogens;

- M+ is H+; a metal cation selected from an alkali metal, an alkaline metal earthy, a transition metal and a rare earth; an organometallic cation or a cation organic onium;

- Q is a divalent radical C1-20 alkyl, C1-20 oxaalkyl, C1-20 azaalkyl, C1-20 thiaalkyl, C6-20 aryl or C6-20 alkylaryl, each is optionally substituted with a or some halogens, and in which the chain is substituted with one or more oxa, aza substituents or thia; and r is 0 or 1, the divalent radical and the sulfonated polymer are partially or totally fluorinated.
25. Polymère selon la revendication 24 dans lequel le cation organométallique ou le cation organique onium est optionnellement substitué par un ou des radicaux organiques choisis parmi :

- le proton, les radicaux alkyles, alkényles, oxaalkyles, oxaalkényles, azaalkyles, azaalkényles, thiaalkyles, thiaalkényles, dialkylazo, silaalkyles optionnellement hydrolysables ou silaalkényles optionnellement hydrolysables, les radicaux sont linéaires, ramifiés ou cycliques et ayant de 1 à 18 atomes de carbone;

- les radicaux cycliques ou hétérocycliques aliphatiques de 4 à 26 atomes de carbone ayant optionnellement au moins une chaîne latérale ayant un ou des hétéroatomes choisis parmi azote, oxygène et soufre; et - les aryles, arylalkyles, alkylaryles ou alkénylaryles de 5 à 26 atomes de carbone ayant optionnellement un ou des hétéroatomes dans le noyau aromatique ou dans un substituant.
25. Polymer according to claim 24 in which the organometallic cation or the organic onium cation is optionally substituted by one or more radicals organic chosen from:

- the proton, alkyl, alkenyl, oxaalkyl, oxaalkenyl radicals, azaalkyls, azaalkenyls, thiaalkyls, thiaalkenyls, dialkylazo, silaalkyls optionally hydrolyzable or optionally hydrolyzable silaalkenyl radicals, the radicals are linear, branched or cyclic and having from 1 to 18 carbon atoms;

- cyclic or heterocyclic aliphatic radicals with 4 to 26 carbon atoms carbon optionally having at least one side chain having one or more heteroatoms selected from nitrogen, oxygen and sulfur; and - aryls, arylalkyls, alkylaryls or alkenylaryls with 5 to 26 carbon atoms carbon having optionally one or more heteroatoms in the aromatic ring or in a substitute.
26. Polymère selon la revendication 24 dans lequel le cation organométallique est choisi parmi un métallocénium, un arène-métallocénium, un alkylsilyle, un alkylgermanyle et un alkylétain; et le cation organique onium est choisi parmi un oxonium R"O+, un ammonium NR"+, un amidinium R"C(NHR")2+, un guanidinium C(NHR")3+, un pyridinium C5R"N+, un imidazolium C3R"N2+, un triazolium C2R"N3+, un imidazolinium C3R"N2+, un sulfonium SR"+, un phosphonium PR"+, un iodonium IR"+ et un carbonium (C6R")3C+, dans lesquels R" est défini comme un radical organique tel que défini dans la revendication 25, et lorsqu'un cation organique comporte au moins deux radicaux R" différents de H, ces radicaux forment ensemble un cycle aromatique ou non, englobant éventuellement le centre portant la charge cationique. 26. Polymer according to claim 24 in which the organometallic cation is selected from a metallocenium, an arene-metallocenium, an alkylsilyl, an alkylgermany and an alkyltin; and the organic onium cation is selected from a oxonium R"O+, an ammonium NR"+, an amidinium R"C(NHR")2+, a guanidinium C(NHR")3+, a C5R"N+ pyridinium, a C3R"N2+ imidazolium, a triazolium C2R"N3+, an imidazolinium C3R"N2+, a sulfonium SR"+, a phosphonium PR"+, an iodonium IR"+ and a carbonium (C6R")3C+, in which R" is defined as a radical organic as defined in claim 25, and when a cation organic comprises at least two radicals R" different from H, these radicals form together one aromatic ring or not, optionally including the center bearing the load cationic. 27. Polymère selon la revendication 24 dérivé d'au moins un des monomères suivant :

dans lesquelles - X est F, Cl ou CF3;

- n varie entre 0 et 10 inclusivement;
- E est absent, O, S ou SO2, - Z est H ou F; et - L est un groupement labile.
27. Polymer according to claim 24 derived from at least one of the monomers next :

in which - X is F, Cl or CF3;

- n varies between 0 and 10 inclusive;
- E is absent, O, S or SO2, - Z is H or F; and - L is a labile group.
28. Polymère sulfoné obtenu selon le procédé de la revendication 20. 28. Sulfonated polymer obtained according to the process of claim 20. 29. Utilisation d'un polymère réticulé selon la revendication 24 dans un procédé
d'électrolyse chlore-soude, comme séparateur dans une préparation électrochimique de composés organiques et inorganiques, comme séparateur entre une phase aqueuse et une phase organique, ou comme catalyseur pour les additions Diels-Alder, les réactions Friedel-Craft, les condensations aldol, la polymérisation cationique, les estérifications, et la formation d'acétals.
29. Use of a crosslinked polymer according to claim 24 in a process chlorine-soda electrolysis, as a separator in a preparation electrochemical organic and inorganic compounds, as a separator between an aqueous phase and an organic phase, or as a catalyst for Diels-Alder additions, reactions Friedel-Craft, aldol condensations, cationic polymerization, esterifications, and the formation of acetals.
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