CN107353405A - 一种含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜及制备方法与应用 - Google Patents

一种含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜及制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜及制备方法与应用。所述含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的结构式如下所示：；其中，R=，n为1‑400的整数。本发明含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜，具有较高的OH‑传导性和耐碱稳定性，并且具有良好的溶解性，进而可以重复加工。所述含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜用作燃料电池阴离子交换膜材料，可显著提高燃料电池的性能。

Description

一种含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜及制备方法与应用
技术领域
本发明涉及阴离子交换膜技术领域，尤其涉及一种含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜及制备方法与应用。
背景技术
燃料电池被广泛认为是21世纪的环保能源。该技术可以将化学能量直接转化为电能和热能，且水的产量高，因为它不受卡诺循环的限制。它被认为是生产清洁能源的一种方式，因为燃料电池的唯一副产物是水。基于电解质的分类，聚电解质膜燃料电池主要分为质子交换膜燃料电池（PEMFC）及碱性阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）等。其中，PEMFC具有功率密度高、启动速率快等优点，并已在车用动力能源、通讯设备用电源、移动电源等领域得到广泛应用。然而，PEMFC需要使用昂贵的铂等贵金属作为催化剂，限制了该燃料电池的大面积推广应用。鉴于此，近年来，使用非贵金属（如Ag、Ni等）催化剂，且对CO2具有较强耐受性的AEMFC开始受到人们的重视，它可以结合质子交换膜燃料电池和传统碱性燃料电池的优势。他们有可能通过将酸性介质变为碱性介质而获得高功率和能量密度来解决催化剂成本和稳定性的问题。正常情况下，AEMFC的阴极氧还原过电位显著降低，进而得到高的燃料电池效率。同时，非贵金属催化剂也可以应用于AEMFC，因为其容易的阴极动力学，因此燃料电池的成本可以显著降低。
作为AEMFC的核心部件，阴离子交换膜（AEM）在电池性能方面起着至关重要的作用。AEM的主要功能是将在阴极产生的氢氧根离子转移到阳极，氢氧根离子与燃料发生电化学反应以释放电子。AEM也用作两个电极之间的隔板，防止燃料渗透出现短路。
近些年来，制备新的AEM材料得到了广泛地研究，并且取得了巨大的进步。一系列将季铵（QA），咪唑，胍，鏻基或叔乙基钴铵等引入各种聚合物主链如聚（苯乙烯），聚（乙烯基）醇，聚（苯醚），聚（亚芳基醚酮），和聚（亚芳基醚砜）。为确保燃料电池的高功率密度，并且长期运行，实际应用的AEM必须具有高氢氧化物导电性和优异的化学，尺寸和机械稳定性，且也应该便宜并且容易制得。尽管在AEM方面取得了重大进展，然而，两个主要问题仍有待进一步解决，即低的氢氧化物导电性和在高温下差的碱稳定性。
为了制备高导电性和强稳定性的AEM，许多研究都致力于寻求性能优异的AEM材料。目前，大部分AEM通过后期功能化的方法制备，主要使用季铵阳离子来运输OH-。但是，作为AEM导电官能团的季铵盐阳离子强碱性溶液中容易被OH-进攻而发生E2消除或霍夫曼降解，在β-氢原子位置易诱导生亲核取代反应。因而，一系列阳离子导电基团被报道，如咪唑鎓盐，鏻盐，胍盐，苯并咪唑和金属阳离子等。在所报道的功能化阳离子中，咪唑鎓盐引起了极大的关注。它的谐振结构更稳定，其中正电荷离域在咪唑环上，并且削弱其与氢氧根离子的相互作用。例如，Li et al ，制备含有N-甲基咪唑的聚（亚芳基醚砜）AEM，它比季铵离子具有更好的碱稳定性，分别在60℃下浸入1M NaOH中，导电率分别降低了6.3％和11.2％。AEM的相对高的化学稳定性主要归因于咪唑鎓环上共轭π电子的存在。为进一步提高AEM的长期化学稳定性，Zhuo 等人通过化学接枝反应合成了含有咪唑鎓基团的长侧链的聚（醚砜），其展现出更好的碱稳定性（仅17.5％的电导率损失，用2M NaOH在60℃下维持500小时后），这是因为可能主链和传导OH-官能团之间的长间隔提供空间位阻进而限制霍夫曼分解。除了空间位阻效应外，还应考虑长侧链改进的微相分离，因为微观形貌可能改变阳离子的水合状态，从而削弱它们与OH-的相互作用。基于侧链咪唑鎓盐的聚芳醚砜AEM不仅拥有较好的化学稳定性，并且也获得了较高的离子电导率（80℃，108.53mS·cm-1），这是因为AEM接枝柔性烷基咪唑鎓盐侧链可以改善微相分离，并且倾向于形成更多更大的离子簇，进而诱导形成更加有效的离子传输网络。因此，AEM接枝柔性烷基咪唑鎓盐基团功能化阳离子不仅表现出更大的化学稳定性，而且提高了离子的传导性。
另一方面，理想的AEM材料也必须满足对碱性燃料电池装置的一些必要的要求。近些年，基于聚芳醚砜的AEM材料已经被广泛地研究，因为其具有良好的溶解性，优异的热稳定性和机械性能，以及好的耐化学性。为了使得聚芳醚砜AEM材料具有优异的综合性能，如较高的导电性、尺寸稳定性以及长期的化学稳定性等，已经取得了很大的进步，例如制备嵌段聚合物，梳状共聚物，交联聚合物等，性能都得到了较大的改善。基于质子交换膜燃料电池方面的相关的工作，Guo和Park等人报道了支化聚芳醚砜比线性聚合物具有更加优异的电导率和化学稳定性。本课题组也报道了一系列高支化聚芳醚砜质子交换膜，支化聚合物膜能显著提高化学稳定性和离子传导性，由于支化结构的空间位阻效应。对高支化梳型聚（亚芳基醚）接枝柔性烷基磺酸化侧链的质子交换膜，当支化度达到8％时，支化聚合物氧化稳定性达到445分钟且质子电导率为0.33S·cm-1，但是线性聚合物只有220分钟和0.23 S·cm-1。此外，这些高支化的质子交换膜显示出优异的溶解性。对含有支化结构的阴离子交换膜材料的研究相对较少，其中大部分使用化学交联的方法引入支化结构。例如，三醇，三卤化物，三胺或六氯环三磷腈，这些单体通过化学交联的方法引入，聚合物交联后形成支化结构。近期，Lee等人报道了使用聚合物链末端交联（形成支化结构）的方法得到聚芳醚砜AEM，其表现出优异的离子传导性（107mS·cm-1，80℃）以及长久的耐化学性（离子导电率仅损失37%，1M NaOH，80℃，500h）。但是，这些支化结构通过交联的方式引入的AEM材料，并不是一种合适的方法，通常这些膜材料韧性降低，由于其分子量一般较低，并且AEM交联后通常无法溶解，很难进行重新加工，因此限制其广泛产业化应用。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜及制备方法与应用，旨在解决现有聚合物交联方法得到的聚芳醚砜阴离子交换膜材料韧性降低，及溶解性差，很难进行重新加工的问题。
本发明的技术方案如下：
一种含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜，其中，所述含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的结构式如下所示：
；
其中，R=，n为1-400的整数。
一种如上所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其中，包括：
步骤A、将4,4′-二氟二苯甲砜、双酚芴、六氟双酚A、新型B3单体和碳酸钾于第一有机溶剂中进行反应，得到含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜；
步骤B、将含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜与三溴化硼于第二有机溶剂中进行反应，得到含羟基高支化梳型聚芳醚砜；
步骤C、将含羟基高支化梳型聚芳醚砜、1-（6-溴己基）-3-甲基-咪唑鎓溴化物、碳酸钾和碘化钾于第三有机溶剂中进行反应，得到含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜。
所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其中，所述步骤A的反应条件为：先在130-150℃下反应3-5h，然后在160-180℃下反应3-5h；所述第一有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、甲苯中的至少一种。
所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其中，所述步骤A中，反应后，得到含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜之前还包括：将反应后得到的粘稠固体溶于第一有机溶剂中，然后加入到盐酸溶液中，接着过滤，最后将过滤获得的固体在100-120℃下干燥20-25h，得到所述含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜。
所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其中，所述步骤B的反应时间为5-7h；所述第二有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷中的至少一种。
所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其中，所述步骤B中，反应后，得到含羟基高支化梳型聚芳醚砜之前还包括：将反应后溶液体系倒入热水中，过滤得到固体聚合物，然后将所述固体聚合物在真空70-90℃下干燥20-25h，得到所述含羟基高支化梳型聚芳醚砜。
所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其中，所述步骤C的反应条件为：在80-120℃下反应10-14h；所述第三有机溶剂为二甲基亚砜。
所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其中，所述步骤C中，反应后，得到含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜之前还包括：将反应后的溶液倒入丙酮中，然后用去离子水反复清洗，得到固体产物，最后将固体产物在50-70℃下干燥20-25h，得到所述含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜。
一种如上所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的应用，用作燃料电池阴离子交换膜的材料。
所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的应用，其中，阴离子交换膜的制备过程为：将含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜溶于溶剂中，然后过滤，接着将滤液倒在平板上，最后于40-60℃下真空烘20-25h成膜。
有益效果：本发明含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜，具有较高的OH-传导性和耐碱稳定性，并且具有良好的溶解性，进而可以重复加工。所述含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜用作燃料电池阴离子交换膜材料，可显著提高燃料电池的性能。
附图说明
图1为实施例中含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的合成路线图。
图2为实施例中不同支化度的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的机械性能图。
图3为实施例中不同支化度的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜不同温度的吸水性图。
图4为实施例中不同支化度的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜不同温度的溶胀率图。
图5为实施例中不同支化度的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的离子传导率随着温度变化的曲线图。
图6为现有阴离子交换膜以及实施例制备的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的离子电导的一个对比示意图。
图7为实施例中不同支化度的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜浸泡在1 mol/L 氢氧化钾溶液中，不同浸泡时间的离子传导率示意图。
图8为实施例中不同支化度的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的离子传导保持率曲线图。
具体实施方式
本发明提供一种含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜及制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜，其中，所述含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的结构式如下所示：
；
其中，R=，n为1-400的整数，例如，n可以为10、20、50、100、200或300。
本发明含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜，具有较高的OH-传导性和耐碱稳定性，并且具有良好的溶解性，进而可以重复加工。
本发明的一种如上所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其中，包括：
步骤A、将4,4′-二氟二苯甲砜、双酚芴、六氟双酚A、新型B3单体和碳酸钾于第一有机溶剂中进行反应，得到含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜。
其中所述新型B3单体的结构式如下所示：
所述第一有机溶剂可以为N,N-二甲基乙酰胺、甲苯中的至少一种，优选的所述第一有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺和甲苯的混合溶液。
所述步骤A具体为，将4,4′-二氟二苯甲砜、双酚芴、六氟双酚A、新型B3单体、碳酸钾、N,N-二甲基乙酰胺和甲苯混合后，先在130-150℃（如140℃）下反应3-5h（如4h），然后在160-180℃（如170℃）下反应3-5h（如4h）。冷却后，将反应后得到的粘稠固体溶于第一有机溶剂（如N,N-二甲基乙酰胺）中进行稀释，然后逐滴加入到盐酸溶液中得到沉淀，接着过滤，最后将过滤获得的固体在100-120℃（如110℃）下干燥20-25h（如24h），得到所述含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜。
步骤B、将含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜与三溴化硼于第二有机溶剂中进行反应，得到含羟基高支化梳型聚芳醚砜。
所述第二有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷中的至少一种，优选地，所述第二有机溶剂为二氯甲烷。
所述步骤B具体为，将含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜与三溴化硼于第二有机溶剂（如二氯甲烷）中进行反应5-7h（如6h），将反应后溶液体系倒入热水中，过滤得到固体聚合物，然后将所述固体聚合物在真空70-90℃（如80℃）下干燥20-25h（如24h），得到所述含羟基高支化梳型聚芳醚砜。
步骤C、将含羟基高支化梳型聚芳醚砜、1-（6-溴己基）-3-甲基-咪唑鎓溴化物、碳酸钾和碘化钾于第三有机溶剂（如二甲基亚砜）中进行反应，得到含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜。
所述步骤C具体为，将含羟基高支化梳型聚芳醚砜、1-（6-溴己基）-3-甲基-咪唑鎓溴化物、碳酸钾和碘化钾于第三有机溶剂（如二甲基亚砜）中，在80-120℃（如100℃）下反应10-14h（如12h），将反应后的溶液倒入丙酮中，然后用去离子水反复清洗，得到固体产物，最后将固体产物在50-70℃（如60℃）下干燥20-25h（如24h），得到所述含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜。
本发明的一种如上所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的应用，用作燃料电池阴离子交换膜的材料。所述含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜用作燃料电池阴离子交换膜材料，可显著提高燃料电池的性能。
阴离子交换膜的制备过程为：将含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜溶于溶剂（如DMSO）中，然后过滤，接着将滤液倒在光滑的平板上，最后于40-60℃（如50℃）下真空烘20-25h（如24h）成膜。
下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
a、结合图1所示，含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜（ImHBPES-x，x=0、2、4、6或8）的制备步骤如下：
1、含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜的制备（支化度为8%）
（1）、在磁力搅拌器上安装带有回流装置和分水装置的三口烧瓶，并将烧瓶置于油浴锅中。
（2）、在烧瓶中依次加入8.8mmol 4,4′-二氟二苯甲砜（缩写为FPS）、4mmol g双酚芴（DMHF）、6mmol 六氟双酚A（6F-BPA）、0.8mmol 新型B3单体（B3）、20mmol碳酸钾（K2CO3）、36ml N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）和20ml甲苯（Toluene）。
（3）、将烧瓶缓慢升温到140℃，并恒温回流4h，然后升高温度至170℃，反应4h。
（4）、将烧瓶冷却至室温得粘稠固体，将粘稠固体用N,N-二甲基乙酰胺溶液稀释后，逐滴滴加到盐酸水溶液中得到沉淀，过滤。
（5）、将过滤获得的固体在110℃的真空干燥箱中干燥24h，得到含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜（HBMPES-x），产率为95%。
2、含羟基高支化梳型聚芳醚砜的制备
（1）、在磁力搅拌器上安装带有恒压滴液漏斗的三口烧瓶，并将烧瓶置于冰水浴中（0℃）。
（2）、将上述制得的含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜（HBMPES-x）溶解在二氯甲烷（CH2Cl2）中，将三溴化硼（BBr3）用二氯甲烷稀释后滴加到溶液中，反应6h。
（3）、将反应物倒入热水中，过滤得到固体聚合物，所述固体聚合物即为含羟基高支化梳型聚芳醚砜（HBHPES-x），最后真空80℃下干燥24h，产率为94%。
3、含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备
（1）、在磁力搅拌器上安装带有恒压滴液漏斗的三口烧瓶，并将烧瓶置于冰水浴中（0℃）。
（2）、取上述固体聚合物（即含羟基高支化梳型聚芳醚砜，HBHPES-x）1g溶于20mlDMSO（二甲基亚砜）中，随后加入1.6g 1-（6-溴己基）-3-甲基-咪唑鎓溴化物，0.94g碳酸钾（K2CO3），0.05g碘化钾（KI），100℃下反应12h。
（3）、将反应后的溶液倒入200ml丙酮中，然后用去离子水反复清洗，得到固体产物，所述固体产物即为咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜（ImHBPES-x），最后60℃下干燥24h。
b、基于含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的制备
室温下，将1g含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜溶于10ml DMSO中，过滤，将滤液倒在光滑的平板上，然后50℃下真空烘24h成膜。
c、研究不同支化度对含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的性能影响
支化度为2%的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜（ImHBPES-2），支化度为4%的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜（ImHBPES-4），支化度为6%的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜（ImHBPES-6），支化度为8%的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜（ImHBPES-8），以及线性聚芳醚砜阴离子交换膜（ImPES）。
d、对制得的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的性能进行表征
1、机械性能
图2为不同支化度的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的机械性能图。由图2可知，含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜展现了极好的机械性能，满足碱性交换膜燃料电池的使用要求。但是随着支化度增加，薄膜的拉伸强度以及断裂伸长率都在下降，这主要是由于支化结构是刚性的三叉结构，同时随着支化结构的增加，聚合物分子量在下降。
2、吸水率、溶胀率
图3为不同支化度的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜不同温度的吸水性图。由图3可知，随着温度的增加，咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜吸水性增加。随着支化度的增加，咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜吸水性也增加，这是由于支化结构能够撑开自由体积，能够吸收更多的水分子。
图4为不同支化度的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜不同温度的溶胀率图。由图4可知，含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜展现了较好的尺寸稳定性，这主要有两个原因，其一是柔性烷基侧链梳型结构可以有效地限制聚合物链的自由移动，其二就是支化结构可以进一步限制主链的自由移动。
3、导电性
图5为不同支化度的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的离子传导率随着温度变化的曲线图。从图5中很明显可以看出，薄膜展现了良好的离子传导率，由于聚合物的烷基侧链结构形成更加明显地相分离结构，进而改善离子的聚集。此外，随着温度的上升，离子传导在逐渐的增加，是由于随着温度增加，聚合物吸水性增加，离子传输速度加快。随着支化度的增加，薄膜展现出更加优越的离子传导性，是由于支化结构是大体积的刚性结构，能够撑空间，吸水更加的水性，另一个原因，支化结构也能进一步改善相分离结构。图6为前人文献报道（现有阴离子交换膜）以及本发明制备的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的离子电导的一个对比（60 ℃），支化的聚芳醚砜展现了极好的离子传导能力，高于大部分薄膜材料。很明显在一个低离子交换容量的情况下，有较高的离子传导性，这样就能够避免高离子交换容量情况下溶胀变形。主要原因是梳型结构以及支化结构都能起到改善微相分离的作用。
4、氧化稳定性
图7为不同支化度薄膜浸泡在1 mol/L 氢氧化钾溶液中，测试不同浸泡时间的离子传导率，从图中可以看处于，随着浸泡时间的加长，离子电导逐渐在下降，前200小时下降速度较快，但是支化度得到8% 薄膜浸泡了550小时后依然展现了较好的离子传导率（78 mS·cm-1）。
图8是一个离子传导保持率曲线图，从图中可以很明显地看出，随着支化度的增加，薄膜的离子传导保持率也在增加。浸泡550小时后，8% 支化薄膜依然能够保接近75%的离子传导，说明高支化薄膜具有良好的耐碱稳定性。主要原因是，支化是个共轭的刚性结构，具有大位阻效应能够削弱聚合物结构与OH-的相互作用，减少OH-的攻击。
综上所述，本发明提供的一种含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜及制备方法与应用，本发明含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜，具有较高的OH-传导性和耐碱稳定性，并且具有良好的溶解性，进而可以重复加工。所述含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜用作燃料电池阴离子交换膜材料，可显著提高燃料电池的性能。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜，其特征在于，所述含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的结构式如下所示：
；
其中，R=，n为1-400的整数。
2.一种如权利要求1所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其特征在于，包括：
步骤A、将4,4′-二氟二苯甲砜、双酚芴、六氟双酚A、新型B3单体和碳酸钾于第一有机溶剂中进行反应，得到含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜；
步骤B、将含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜与三溴化硼于第二有机溶剂中进行反应，得到含羟基高支化梳型聚芳醚砜；
步骤C、将含羟基高支化梳型聚芳醚砜、1-（6-溴己基）-3-甲基-咪唑鎓溴化物、碳酸钾和碘化钾于第三有机溶剂中进行反应，得到含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜。
3.根据权利要求2所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其特征在于，所述步骤A的反应条件为：先在130-150℃下反应3-5h，然后在160-180℃下反应3-5h；所述第一有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、甲苯中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，反应后，得到含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜之前还包括：将反应后得到的粘稠固体溶于第一有机溶剂中，然后加入到盐酸溶液中，接着过滤，最后将过滤获得的固体在100-120℃下干燥20-25h，得到所述含甲氧基高支化梳型聚芳醚砜。
5.根据权利要求2所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其特征在于，所述步骤B的反应时间为5-7h；所述第二有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，反应后，得到含羟基高支化梳型聚芳醚砜之前还包括：将反应后溶液体系倒入热水中，过滤得到固体聚合物，然后将所述固体聚合物在真空70-90℃下干燥20-25h，得到所述含羟基高支化梳型聚芳醚砜。
7.根据权利要求2所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其特征在于，所述步骤C的反应条件为：在80-120℃下反应10-14h；所述第三有机溶剂为二甲基亚砜。
8.根据权利要求2所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，反应后，得到含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜之前还包括：将反应后的溶液倒入丙酮中，然后用去离子水反复清洗，得到固体产物，最后将固体产物在50-70℃下干燥20-25h，得到所述含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜。
9.一种如权利要求1所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的应用，用作燃料电池阴离子交换膜的材料。
10.根据权利要求9所述的含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜的应用，其特征在于，阴离子交换膜的制备过程为：将含咪唑鎓盐高支化梳型聚芳醚砜溶于溶剂中，然后过滤，接着将滤液倒在平板上，最后于40-60℃下真空烘20-25h成膜。
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