[發(fā)明專利]環(huán)氧交聯(lián)磺化聚芳醚酮質(zhì)子交換膜材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910238001.9
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101724165A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尚玉明;馮少廣;謝曉峰;王要武;王樹博;董文琦
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;C08G65/48;C08G8/28;C08G75/23;H01M8/02;B01D71/52;B01D71/68;B01D71/72
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

1.一種制備環(huán)氧交聯(lián)磺化聚芳醚酮質(zhì)子交換膜材料的方法，包括如下步驟：

1)在惰性氣氛中，將磺化聚芳醚酮聚合物與還原劑于溶劑中進行反應(yīng)，得到羥 基功能化的磺化聚芳醚酮；

所述步驟1)中，所述磺化聚芳醚酮聚合物為分子鏈上含有磺酸取代基的聚芳醚 酮，所述聚芳醚酮為聚合物主鏈上含有羰基及醚鍵的芳香族聚合物；所述溶劑選自丙 酮、甲醇、乙醇、水、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、二苯砜、 環(huán)丁砜和N-甲基吡咯烷酮的至少一種；所述還原劑選自鋅粉、鎂粉、鐵粉、SnCl₂、 氫化鋁鋰、硼氫化鈉、硼氫化鈉的水溶液和水合肼/Pd/C中的至少一種；所述惰性氣 氛為氮氣氣氛；

2)在催化劑存在的條件下，將所述羥基功能化的磺化聚芳醚酮的有機溶液與環(huán) 氧樹脂混勻得到制膜液，將所述制膜液涂覆于基板上，在80-120℃保持4-10小時后再 在140-160℃保持8-24小時后，得到所述環(huán)氧交聯(lián)磺化聚芳醚酮質(zhì)子交換膜材料；

所述步驟2)中，所述催化劑選自三甲基胺、三乙基胺、三苯基磷、吡咯、吡啶 和喹啉中的至少一種；所述環(huán)氧化合物選自雙酚A型環(huán)氧樹脂、含磷環(huán)氧樹脂、1，4- 丁二醇二縮水甘油醚、4，4′-二氨基二苯甲烷四縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、 P-(2，3-環(huán)氧丙氧基)-N，N-二(2，3-環(huán)氧丙基)苯胺、季戊四醇縮水甘油醚、3，3′，5，5′- 四甲基聯(lián)苯雙酚二縮水甘油醚、1，6-己二醇二縮水甘油醚、1，4-二(2′，3′-環(huán)氧丙基)全 氟丁烷、雙(7-氧雜雙環(huán)[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯、1，4-雙[(縮水甘油氧)甲基]環(huán)己烷、 四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、環(huán)己烷-1，2-二羧酸二縮水甘油酯和4，5-環(huán)氧四氫鄰苯 二甲酸二縮水甘油酯中的至少一種；所述羥基功能化的磺化聚芳醚酮的有機溶液的質(zhì) 量百分比濃度為5-20％；所述羥基功能化的磺化聚芳醚酮的有機溶液中，有機溶劑選 自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜和N-甲基吡咯烷酮中的至少一種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步驟1)中，所述聚芳醚酮選自聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚醚酮酮、 聚醚酮醚酮酮、聚醚醚酮砜和聚醚醚酮酮砜中的至少一種；所述還原劑為硼氫化鈉和 硼氫化鈉水溶液中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步驟1)中，所述硼氫化 鈉的水溶液的質(zhì)量百分濃度為5-50％；

所述步驟2)中，所述羥基功能化的磺化聚芳醚酮的有機溶液的質(zhì)量百分比濃度 為10％。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述步驟1)中，所述硼氫化鈉的 水溶液的質(zhì)量百分濃度為5-20％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步驟1)中，所述磺化聚 芳醚酮聚合物的磺化度為30-90％；所述磺化聚芳醚酮聚合物與還原劑的質(zhì)量比為120∶ 1-40∶1；

所述磺化聚芳醚酮聚合物在所述溶膠中的質(zhì)量百分比濃度分別為5-20％；所述還 原劑在所述溶膠中的質(zhì)量百分比濃度為0.04-0.25％；

所述步驟2)中，所述催化劑、所述羥基功能化的磺化聚芳醚酮的有機溶液與環(huán) 氧樹脂的質(zhì)量比為1-3∶1000-3000∶80-120。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征 在于：所述步驟1)中，所述磺化聚芳醚酮聚合物的磺化度為30-90％；所述磺化聚芳 醚酮聚合物與還原劑的質(zhì)量比為120∶1-40∶1；

所述磺化聚芳醚酮聚合物在所述溶膠中的質(zhì)量百分比濃度分別為5-20％；所述還 原劑在所述溶膠中的質(zhì)量百分比濃度為0.04-0.25％；

所述步驟2)中，所述催化劑、所述羥基功能化的磺化聚芳醚酮的有機溶液與環(huán) 氧樹脂的質(zhì)量比為1-3∶1000-3000∶80-120。