CN113717310B - 具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提出一种调控聚合物长程有序结构实现构建高效离子传输通道的全氟离子交换树脂及其合成方法与应用，将全氟烯烃、全氟烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚共聚，得到高分子量聚合物，通过合成三种侧链长度相近的树脂，提高共聚树脂的聚合度，形成长程有序结构，构建有序离子通道。这种聚合物可以用于制备燃料电池质子交换膜、水电解膜以及氯碱电解槽隔膜。这类离子交换膜具有高的机械性能、化学稳定性以及高的离子传导速率。

Description

具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂及其制备方法
技术领域
本申请涉及燃料电池、电解池用离子交换膜技术领域，涉及全氟磺酸树脂及其制备方法，尤其涉及调控聚合物长程有序结构实现构建高效离子传输通道的全氟离子交换树脂及其制备方法。
背景技术
美国杜邦公司首先合成全氟磺酸树脂并且将其制备成离子交换膜，这种膜在质子交换膜燃料电池和氯碱工业中得到应用，也引起了世界各国的广泛研究。杜邦公司公开的第一个关于磺酰氟单体合成及磺酸树脂制备的文献，是采用的水体系中乳液聚合反应，含有磺酰氟侧基的功能性单体结构为：FO2SCF2CF2OCF(CF3)CF2OCF＝CF2，该单体结构目前已经被普遍采用。经过几十年的发展，聚合方法可以采用多种方法，如溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合、分散聚合、悬浮聚合、细乳液聚合等等。
全氟磺酸树脂的一个最重要的用途就是其作为膜材料在燃料电池中的应用，对这类离子交换膜的一个非常重要的要求是它的离子导电性，为了提高电导率，公知的一种做法是提高磺酸树脂的离子交换容量。山东东岳神舟新材料有限公司提出一种带有两种不同结构的短侧基磺酰氟的高交换容量全氟树脂，通过增加聚合物中含磺酰氟单体的比例来提高离子交换容量，进而达到提高离子传导率的目标。然而，提高离子交换容量会导致膜的机械性能下降，更重要的是高离子交换容量与高离子传导率并不是充分必要关系。
高离子交换容量可能会导致高离子传导率，但是高离子传导率并不一定是因为高离子交换容量。现有很多研究都是基于阴离子交换膜的离子通道进行研究，少有针对全氟磺酸树脂及其质子交换膜进行离子通道研究的。只有聚合物结构形成长程有序结构，才有利于离子通道的构建。本发明通过合成三种侧链长度相近的树脂，提高共聚树脂的聚合度，形成长程有序结构，构建有序离子通道。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中离子交换容量与质子传导率相对立的矛盾，提供一种调控聚合物长程有序结构实现构建高效离子传输通道的全氟离子交换树脂及其制备方法。
为此，本申请的第一方面实施例提出一种具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂，聚合物分子式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，x、y、z为1-100的整数，m为0-3的整数，n为0-2的整数；Rf1、Rf2为含碳数在1-6的全氟碳链，且Rf1、Rf2碳链的长度相同或不同；烷氧基乙烯基醚的侧链长度与磺酰氟乙烯基醚的侧链长度相同或相近；聚合物分子主链端基为含氟烷烃、全氟磺酰氟、-CF2H或全氟烯基。
本申请第二方面实施例提出一种上述的具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂的制备方法，由全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚共聚而成，其中：
全氟烯烃单体的结构式为：
Figure 130433DEST_PATH_IMAGE002
，
烷氧基乙烯基醚单体的结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，
磺酰氟乙烯基醚单体的结构式为：
Figure 653818DEST_PATH_IMAGE004
，
其中m为0-3的整数，n为0-2的整数，Rf1、Rf2为含碳数在1-6的全氟碳链，且Rf1、Rf2碳链的长度相同或不同。
在一些实施例中，聚合物中烷氧基乙烯基醚单体的摩尔含量百分比为5%-15%，全氟烯烃单体的摩尔含量百分比为40.3%-81.7%，磺酰氟乙烯基醚单体的摩尔含量百分比为0.01%-8.2%。
在一些实施例中，共聚方法为：在20-120℃、2.1-10Mpa下，通过烷氧基乙烯基醚、全氟烯烃与磺酰氟乙烯基醚在引发剂的作用下进行自由基共聚合反应，反应时间为1-48h。
在一些实施例中，所述自由基共聚合反应方式为溶液聚合法、分散聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法或本体聚合法中的任一种。
在一些实施例中，所述溶液聚合法包括以下步骤：将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到干燥的反应釜中，按照溶剂与单体质量比为5-10:1的比例加入溶剂，溶剂为氟碳溶剂或者氟氯烷烃，将反应釜抽真空；升温至20-120℃，加入引发剂，引发剂的浓度为0.1%-10%，反应压力为0.1MPa-10MPa，反应时间为1-24h，引发剂分批加入，反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，蒸出未反应的单体回收溶剂，得到粉末状产物，进一步将产物用甲醇索提三次，再将产物于90-110℃下干燥8-12h，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
在一些实施例中，所述分散聚合法包括以下步骤：将纯水和分散剂加入到干燥的反应釜中，将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到反应釜中，将反应釜抽真空；升温至20-120℃，加入引发剂，引发剂的浓度为0.1%-10%，反应压力为0.1MPa-10MPa，反应时间为1-24h；引发剂分批加入，反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，回收未反应的单体，分散液用凝聚剂凝聚，得到的物料用纯水洗涤，再将产物于90-110℃下干燥8-12h，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
在一些实施例中，所述乳液聚合法包括以下步骤：将纯水和乳化剂加入到干燥的反应釜中，将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到反应釜中，将反应釜抽真空；升温至20-120℃，加入引发剂，引发剂的浓度为0.1%-10%；反应压力为0.1MPa-10MPa，反应时间为1-24h；引发剂分批加入，反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，回收未反应的单体，分散液用凝聚剂凝聚，得到的物料进行洗涤，再将产物于90-110℃下干燥8-12h，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
在一些实施例中，所述本体聚合法包括以下步骤：将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到干燥的反应釜中，将反应釜抽真空；升温至20-120℃，加入引发剂，引发剂的浓度为0.1%-10%；反应压力为0.1MPa-10MPa，反应时间为1-24h；引发剂分批加入，反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，回收未反应的单体，分散液用凝聚剂凝聚，得到的物料用甲醇、去离子水洗涤，再将产物于90-110℃下干燥8-12h，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
本申请第三方面实施例提出一种上述的具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂在制造燃料电池、氯碱电解池或水电解制氢电解池领域中的应用，用于制备离子交换膜。
本发明同现有技术相比，有如下特点：本发明通过合成三种侧链长度相近的树脂，提高共聚树脂的聚合度，形成长程有序结构，构建有序离子通道。通过本发明制成的全氟磺酸离子交换膜具有高的化学稳定性、机械性能以及高的离子传导率，适合应用在燃料电池、氯碱电解池以及水电解制氢电解池中。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为实施例1所制备的离子交换膜的SAXS图谱。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的一种具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂的制备方法及其应用。具体的说，本发明是全氟烯烃、全氟烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚共聚，得到高分子量聚合物，这种聚合物可以用于制备燃料电池质子交换膜、水电解膜以及氯碱电解槽隔膜。这类离子交换膜具有高的机械性能、化学稳定性以及高的离子传导速率。
本申请的第一方面实施例提出一种具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂，聚合物分子式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，
其中，x、y、z为1-100的整数，m为0-3的整数，n为0-2的整数；Rf1、Rf2为含碳数在1-6的全氟碳链，且Rf1、Rf2碳链的长度相同或不同；烷氧基乙烯基醚的侧链长度与磺酰氟乙烯基醚的侧链长度相同或相近；聚合物分子主链端基为含氟烷烃、全氟磺酰氟、-CF2H或全氟烯基，所述的全氟烯基包括含1-6个碳的直链烷烃和支链烷烃。
本申请第二方面实施例提出一种上述的具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂的制备方法，由全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚共聚而成，其中：
全氟烯烃单体的结构式为：
Figure 145979DEST_PATH_IMAGE006
，
其中Rf1为含碳数在1-6的全氟碳链。
烷氧基乙烯基醚单体的结构式为：
Figure 387605DEST_PATH_IMAGE007
，
其中Rf2为含碳数在1-6的全氟碳链。
磺酰氟乙烯基醚单体的结构式为：
Figure 662728DEST_PATH_IMAGE004
，
其中m为0-3的整数，n为0-2的整数。
聚合物中烷氧基乙烯基醚单体的摩尔含量百分比为5%-15%，全氟烯烃单体的摩尔含量百分比为40.3%-81.7%，磺酰氟乙烯基醚单体的摩尔含量百分比为0.01%-8.2%。
共聚方法为：在20-120℃、2.1-10Mpa下，通过烷氧基乙烯基醚、全氟烯烃与磺酰氟乙烯基醚在引发剂的作用下进行自由基共聚合反应，反应时间为1-48h。
所述自由基共聚合反应方式为溶液聚合法、分散聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法或本体聚合法中的任一种。
以下对几种聚合方法进行详细说明。
1、溶液聚合法
指在溶剂中进行聚合反应，具体步骤为：将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到干燥的反应釜中，按照溶剂与单体质量比为5-10:1的比例加入溶剂，溶剂为氟碳溶剂或者氟氯烷烃。将反应釜抽真空；升温至20-120℃，加入引发剂，引发剂选自N2F2、全氟过氧化物、过氧化物或偶氮类引发剂，引发剂的浓度为0.1%-10%；反应压力为0.1MPa-10MPa，反应时间为1-24h，引发剂分批加入，反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，蒸出未反应的单体回收溶剂，得到粉末状产物，进一步将产物用甲醇索提三次，再将产物于90-110℃下干燥8-12h，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
优选的，氟碳溶剂选自全氟环己烷、全氟甲基环丁烷或全氟二甲基环丁烷；氟氯烷烃如1,1,2-三氟-1,2,2三氯乙烷。
2、分散聚合法
指在水相中、在分散剂存在下进行聚合反应，具体步骤为：将纯水和分散剂加入到干燥的反应釜中，将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到反应釜中，将反应釜抽真空；升温至20-120℃，加入引发剂，引发剂选自N2F2、全氟过氧化物、过氧化物或偶氮类引发剂，引发剂的浓度为0.1%-10%，反应压力为0.1MPa-10MPa，反应时间为1-24h；引发剂分批加入，反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，回收未反应的单体，分散液用凝聚剂凝聚，得到的物料用纯水洗涤，再将产物于90-110℃下干燥8-12h，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
分散剂可选全氟烷基羧酸盐、全氟烷氧基羧酸盐、全氟烷基磺酸盐、全氟烷氧基磺酸盐、三嗪类分散剂或全氟羧酸铵盐。
凝聚剂选自无机盐的水溶液，优选氯化钙的水溶液，水溶液的浓度为10-50%。
3、乳液聚合法
指在水相中进行乳液聚合反应，具体步骤为：将纯水和乳化剂加入到干燥的反应釜中，将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到反应釜中，将反应釜抽真空；升温至20-120℃，加入引发剂，引发剂选自N2F2、全氟过氧化物、过氧化物或偶氮类引发剂，引发剂的浓度为0.1%-10%；反应压力为0.1MPa-10MPa，反应时间为1-24h；引发剂分批加入，反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，回收未反应的单体，分散液用凝聚剂凝聚，得到的物料进行洗涤，再将产物于90-110℃下干燥8-12h，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
乳化剂可选全氟烷基酸盐或聚氧乙烯醚，其中全氟烷基酸盐如全氟辛酸铵、全氟辛酸钠；聚氧乙烯醚如壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪酸醚。
4、本体聚合法
指单体在引发剂的作用下进行聚合反应，具体步骤为：将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到干燥的反应釜中，将反应釜抽真空；升温至20-120℃，加入引发剂，引发剂选自N2F2、全氟过氧化物、过氧化物或偶氮类引发剂，引发剂的浓度为0.1%-10%；反应压力为0.1MPa-10MPa，反应时间为1-24h；引发剂分批加入，反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，回收未反应的单体，分散液用凝聚剂凝聚，得到的物料用甲醇、去离子水洗涤，再将产物于90-110℃下干燥8-12h，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
在一些实施例中，引发剂可选AIBN、BPO、N2F2、全氟烷基过氧化物和过硫酸盐中的一种或多种。
在一些实施例中，全氟过氧化物包括过氧化全氟烷基酰基化合物或过氧化全氟烷氧基酰基化合物。优选全氟丙酰过氧化物、全氟过氧基乙酰过氧化物。
在一些实施例中，过硫酸盐包括过硫酸铵、碱金属过硫化物或碱土金属过硫化物，优选过硫酸铵、过硫酸钾等。
在一些实施例中，过氧化物包括过氧化烷基酰类或过氧化二碳酸酯类。过氧化烷基酰类包括叔丁基过氧化物或过氧化苯甲异丙苯过氧化氢。过氧化二碳酸酯类包括过氧化二异丙酯或过氧化二碳酸二环己酯。
在一些实施例中，偶氮类引发剂包括油溶性偶氮类引发剂或水溶性偶氮化物。油溶性偶氮类化合物如偶氮二异丁腈；水溶性偶氮化物如偶氮二异丁眯盐酸盐。
在一些实施例中，引发剂分批加入到反应体系中，可分2-10批加入到反应体系中，优选2-6批。
最终得到的具有高效离子传输通道微观结构的全氟离子交换树脂，离子簇尺寸为5-50nm。
该树脂可采取熔融挤出、溶液浇铸以及溶液涂布的工艺制备全氟磺酸离子交换膜。
本申请第三方面实施例提出一种上述的具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂在制造燃料电池、氯碱电解池或水电解制氢电解池领域中的应用，用于制备离子交换膜。所制备的离子交换膜具有高的化学稳定性、机械性能以及高的离子传导率。
以下通过具体实施例对本方案进行进一步阐述。
实施例1
溶液聚合：将反应釜洗净并干燥，分别称取六氟丙烯三聚体4.5g (0.01mol)、全氟-3,5-二氧杂己基乙烯基醚（CF2=CFOCF2CF2OCF2OCF2OCF3）14.1g(0.05mol)以及全氟-2-（2-硫酰氟乙基）丙基乙烯基醚（CF2=CFOCF2CFCF3OCF2CF2SO2F）22.3g(0.05mol)，加入溶剂160g全氟甲基环丁烷，将反应釜抽真空充氮气，循环三次。升温至90℃，同时将压力升高至2MPa。称取引发剂0.01g过氧化全氟丙酰基化合物溶解在40g全氟甲基环丁烷中，每隔半小时分批加入到反应釜中，反应4h后，停止反应，降温，泄压。将物料倒出，并转移至玻璃烧瓶中，蒸出未反应的单体和溶剂，得到粉末状产物，进一步将产物用甲醇洗涤数次，于100℃下干燥12h，得到树脂16.3g。
经19F-NMR、FT-IR表征，证实其为三元共聚结构。聚合物数据：由熔融指数仪测定树脂的熔融指数为21.2g(10min，250℃，2.16kg)；TGA测试树脂的分解温度（Td）为337℃；FT-IR谱图中，1467cm-1为磺酰氟中S=O特征峰；1200 cm-1和1140cm-1两个强吸收峰是骨架CF的特征峰，980cm-1为CF3的特征峰。
将树脂粉末在90℃ 1mol/l NaOH溶液中浸泡48h，过滤，用去离子水洗至中性，再将其浸泡在90℃ 1mol/L H2SO4溶液中浸泡48h，过滤，用去离子水洗至中性，得到H型全氟磺酸树脂。将H型全氟磺酸树脂溶解，制备离子交换膜，使用小角X射线散射仪（SAXS）表征其微观结构，其小角X射线散射图如图1所示。
根据布拉格公式d=2π/q，所制备的离子交换膜的离子簇尺寸为45.8nm，同时对该膜的离子传导率也进行了测试，在90℃ RH95%下，测得离子传导率为180mS.cm-1。
实施例2
分散聚合：将反应釜洗净并干燥后，分别称取六氟丙烯三聚体4.5g (0.01mol)、全氟-3,5-二氧杂己基乙烯基醚（CF2=CFOCF2CF2OCF2OCF2OCF3）14.1g(0.05mol)以及全氟-2-（2-硫酰氟乙基）丙基乙烯基醚（CF2=CFOCF2CFCF3OCF2CF2SO2F）22.3g(0.05mol)，加入160g去离子水和1g全氟烷氧基羧酸铵（CF3CF3CF2OCFCF3CF2-OCFCF3COONH4），将反应釜抽真空充氮气，循环三次。升温至120℃，同时将压力升高至3MPa。称取引发剂0.01g过氧化全氟丙酰基化合物溶解在20g去离子水中，每隔半小时分批加入到反应釜中，反应4h后，停止反应，降温，泄压。将物料放出，放置后有未反应的单体析出，将其回收，分散液用20%CaCl2溶液凝聚，得到的物料用去离子水洗涤多次后，置于100℃烘箱中干燥12h，得到粉末树脂13.4g。
经19F-NMR、FT-IR表征，证实其为三元共聚结构。聚合物数据：由熔融指数仪测定树脂的熔融指数为23.6g(10min，250℃，2.16kg)；TGA测试树脂的分解温度（Td）为320℃。
实施例3
乳液聚合：将反应釜洗净并干燥后，分别称取六氟丙烯三聚体4.5g (0.01mol)、全氟-3,5-二氧杂己基乙烯基醚（CF2=CFOCF2CF2OCF2OCF2OCF3）14.1g(0.05mol)以及全氟-2-（2-硫酰氟乙基）丙基乙烯基醚（CF2=CFOCF2CFCF3OCF2CF2SO2F）22.3g(0.05mol)，加入180g去离子水和1g全氟辛酸酸铵，将反应釜抽真空充氮气，循环三次。升温至100℃，同时将压力升高至3MPa。称取引发剂0.01g过氧化全氟丙酰基化合物溶解在20g去离子水中，每隔半小时分批加入到反应釜中，反应4h后，停止反应，降温，泄压。将物料倒出，使用冷冻干燥机使树脂析出，用去离子水洗涤多次后，置于100℃烘箱中干燥12h，得到粉末树脂14.7g。
经19F-NMR、FT-IR表征，证实其为三元共聚结构。聚合物数据：由熔融指数仪测定树脂的熔融指数为20.6g(10min，250℃，2.16kg)；TGA测试树脂的分解温度（Td）为337℃。
实施例4
本体聚合：将反应釜洗净并干燥后，分别称取六氟丙烯三聚体4.5g (0.01mol)、全氟-3,5-二氧杂己基乙烯基醚（CF2=CFOCF2CF2OCF2OCF2OCF3）14.1g(0.05mol)以及全氟-2-（2-硫酰氟乙基）丙基乙烯基醚（CF2=CFOCF2CFCF3OCF2CF2SO2F）22.3g(0.05mol)，将反应釜抽真空充氮气，循环三次。升温至100℃，同时将压力升高至3MPa。称取引发剂0.01g过氧化全氟丙酰基化合物溶解在20g全氟-2-（2-硫酰氟乙基）丙基乙烯基醚中，每隔半小时分批加入到反应釜中，反应4h后，停止反应，降温，泄压。过滤，得到固体树脂，将树脂用去离子水洗涤多次，置于100℃烘箱中干燥12h，得到树脂16.3g。
经19F-NMR、FT-IR表征，证实其为三元共聚结构。聚合物数据：由熔融指数仪测定树脂的熔融指数为18.9g(10min，250℃，2.16kg)；TGA测试树脂的分解温度（Td）为343℃。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂的制备方法，其特征在于，由全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚共聚而成，其中：
全氟烯烃单体的结构式为：
Figure 469677DEST_PATH_IMAGE001
，
烷氧基乙烯基醚单体的结构式为：
Figure 705268DEST_PATH_IMAGE002
，
磺酰氟乙烯基醚单体的结构式为：
Figure 698631DEST_PATH_IMAGE003
，
其中m为0-3的整数，n为0-2的整数，Rf1、Rf2为含碳数在1-6的全氟碳链，且Rf1、Rf2碳链的长度相同或不同；
聚合物中烷氧基乙烯基醚单体的摩尔含量百分比为5%-15%，全氟烯烃单体的摩尔含量百分比为40.3%-81.7%，磺酰氟乙烯基醚单体的摩尔含量百分比为0.01%-8.2%；
共聚方法为：在20-120℃、2.1-10Mpa下，通过烷氧基乙烯基醚、全氟烯烃与磺酰氟乙烯基醚在引发剂的作用下进行自由基共聚合反应，反应时间为1-48h；
得到一种具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂，聚合物分子式为：
Figure 452961DEST_PATH_IMAGE004
，
其中，x、y、z为1-100的整数，m为0-3的整数，n为0-2的整数；Rf1、Rf2为含碳数在1-6的全氟碳链，且Rf1、Rf2碳链的长度相同或不同；烷氧基乙烯基醚的侧链长度与磺酰氟乙烯基醚的侧链长度相同或相近；聚合物分子主链端基为含氟烷烃、全氟磺酰氟、-CF2H或全氟烯基。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述自由基共聚合反应方式为溶液聚合法、分散聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法或本体聚合法中的任一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述溶液聚合法包括以下步骤：将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到干燥的反应釜中，按照溶剂与单体质量比为5-10:1的比例加入溶剂，溶剂为氟碳溶剂或者氟氯烷烃，将反应釜抽真空；升温，每反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，蒸出未反应的单体回收溶剂，得到粉末状产物，进一步将产物用甲醇索提，再将产物进行干燥，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述分散聚合法包括以下步骤：将纯水和分散剂加入到干燥的反应釜中，将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到反应釜中，将反应釜抽真空；升温，每反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，回收未反应的单体，分散液用凝聚剂凝聚，得到的物料进行洗涤，再将产物进行干燥，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述乳液聚合法包括以下步骤：将纯水和乳化剂加入到干燥的反应釜中，将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到反应釜中，将反应釜抽真空；升温，每反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，回收未反应的单体，分散液用凝聚剂凝聚，得到的物料进行洗涤，再将产物进行干燥，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述本体聚合法包括以下步骤：将全氟烯烃、烷氧基乙烯基醚与磺酰氟乙烯基醚按照摩尔比=1-5:0.1-10：5-10的比例加入到干燥的反应釜中，将反应釜抽真空；升温，每反应半小时加入一次引发剂，分2-10次加入；反应结束后，泄压，回收未反应的单体，分散液用凝聚剂凝聚，得到的物料进行洗涤，再将产物进行干燥，得到具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂。
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