[發明專利]全磺化聚酰亞胺和部分磺化聚丁二烯嵌段共聚物及其制備方法

無效

• 申請號: 200910198308.0
• 申請日: 2009-11-05
• 公開（公告）號: CN101701072A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 印杰;趙淵
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C08G81/02
• 分類號: C08G81/02;C08G73/10;C08F8/18;C08F136/06;C08J5/22;H01M2/16;H01M8/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 毛翠瑩

1.一種全磺化聚酰亞胺和部分磺化聚丁二烯嵌段共聚物，其特征在于結構單元如下式所示：

其中，q＝0-60，p＝0-60，m＝10-40，n＝20-60。

2.一種權利要求1所述的全磺化聚酰亞胺和部分磺化聚丁二烯嵌段共聚物的制備方法，其特征在于，以質量份計：

1)將1-10份端羧基聚丁二烯溶解于30-50份甲苯中，加入1-10份二氯亞砜并攪拌均勻；在氮氣保護下升至60-80℃反應1-3小時后，再升至90-110℃繼續反應10-20小時；反應結束后冷卻，減壓蒸餾除去剩余的二氯亞砜，即得到端酰氯基聚丁二烯的甲苯溶液；

2)向置于冰浴的圓底燒瓶中加入4-8份4，4’-二氨基二苯醚，并緩慢滴加20-40份濃硫酸；待固體完全溶解后，再滴加20-40份質量濃度為50％的發煙硫酸；將混和液在冰浴條件下攪拌2小時，再升至80-100℃繼續反應5-10小時；冷卻反應液，將其緩慢倒入40-80份冰水混合物中，得到大量白色沉淀；把過濾得到的沉淀溶于NaOH溶液中，濾去雜質后，向濾液滴加濃鹽酸直至再次產生沉淀；用去離子水和醇類溶劑反復洗滌該沉淀，真空烘干后即得磺化4，4’-二氨基二苯醚；

3)將2-2.5份磺化4，4’-二氨基二苯醚和1-1.5份三乙胺加入30份間甲酚中攪拌，待固體完全溶解后再加入1.5-2份1，4，5，8-萘四酸二酐和1-1.5份苯甲酸；在氮氣保護下升至80-100℃反應2-4小時后，再升至180-190℃反應16-20小時；冷卻反應液，將其倒入200份丙酮中充分攪拌，過濾后繼續用50份丙酮洗滌粗產物3次，真空烘干后即得端氨基的全磺化聚酰亞胺；

4)向30-40份混合有機溶劑中加入1-3份端氨基的全磺化聚酰亞胺和0.1-1份三乙胺，待固體完全溶解后，逐滴加入1-6份端酰氯基聚丁二烯的甲苯溶液；50-70℃下反應6-18小時后，將反應液冷卻，再倒入200份丙酮中沉淀；過濾后用去離子水和丙酮依次洗滌該沉淀，真空烘干后即得全磺化聚酰亞胺和聚丁二烯的嵌段共聚物；所述的混合有機溶劑為質量濃度為50～70％N-甲基-2-吡咯烷酮的二甲基亞砜溶液；

5)冰浴條件下，將15-20份濃硫酸緩慢滴加至15-20份乙酸酐中，不斷攪拌，反應6-12小時，即得乙?；撬狨ィ?/p>

6)將1-3份全磺化聚酰亞胺和聚丁二烯的嵌段共聚物溶于30份二甲亞砜中，攪拌均勻后逐滴加入1-5份乙?；撬狨ィ辉诘獨獗Ｗo下加熱至70-100℃反應9-18小時，反應結束后將混合液倒入200份醇類溶劑中，加入NaOH調節溶液至中性；過濾后用50份醇類溶劑洗滌粗產物，再用去離子水洗滌；最后真空烘干粗產物即得全磺化聚酰亞胺和部分磺化聚丁二烯嵌段共聚物。

3.根據權利要求2的全磺化聚酰亞胺和部分磺化聚丁二烯嵌段共聚物的制備方法，其特征在于所述的端羧基聚丁二烯的結構式如下所示：

其中，p＝50-80。

4.根據權利要求2的全磺化聚酰亞胺和部分磺化聚丁二烯嵌段共聚物的制備方法，其特征在于所述的醇類溶劑為甲醇或者乙醇。

5.利用權利要求2得到的全磺化聚酰亞胺和部分磺化聚丁二烯嵌段共聚物制備用于燃料電池中的質子交換膜的方法，其特征在于，以質量份計：

將1份全磺化聚酰亞胺和部分磺化聚丁二烯嵌段共聚物溶于10份N-甲基-2-吡咯烷酮中，加熱攪拌4小時使共聚物完全溶解；濾去雜質后，將濾液倒在潔凈干燥的水平玻璃板上，均勻平鋪后烘干成膜；用2mol/L的鹽酸溶液浸泡該膜24小時，再置于去離子水中洗滌24小時；將膜擦干，真空干燥24小時，即得到全磺化聚酰亞胺和部分磺化聚丁二烯嵌段共聚物質子交換膜。