[發(fā)明專利]有機-無機三元雜化磺化聚芳醚酮質(zhì)子交換膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110232366.8
• 申請日: 2011-08-04
• 公開（公告）號: CN102911494A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳橋;邵芳可;張紅琰;吳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 東麗纖維研究所(中國)有限公司
• 主分類號: C08L71/10
• 分類號: C08L71/10;C08L79/08;C08K5/549;C08J5/22
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1.一種有機-無機三元雜化磺化聚芳醚酮質(zhì)子交換膜，其特征在于：該雜化材料的原料由如下質(zhì)量份組分組成：

磺化聚芳醚酮????????????100；

低聚倍半硅氧烷??????????1～20；

磺化聚酰亞胺????????????10～50。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜，其特征在于：所述磺化聚芳醚酮為磺化聚醚酮、磺化聚醚醚酮、磺化聚醚酮酮、磺化聚醚醚酮酮、磺化聚醚酮醚酮酮、磺化聚醚醚酮砜或磺化聚醚醚酮酮砜中的一種或幾種；所述磺化聚芳醚酮的磺化度為40-90％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜，其特征在于：所述低聚倍半硅氧烷的通式為

[(R’SiO_1.5)_m1(X’SiO_1.5)_n1]????????式(1)；

其中：m1≥3，n1≥0，12≥m1+n1≥6，且m1+n1為偶數(shù)；

R’為氫原子、有取代基或無取代基的碳原子數(shù)為1-10的烷基、碳原子數(shù)為3-10的環(huán)烷基、碳原子數(shù)為2-6的鏈烯基、碳原子數(shù)為3-6的環(huán)烯基、芳基、硅烷基、丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基的一種或多種；其中，所述取代基選自于C1～C10的烷基、C3～C10的環(huán)烷基、C2～C6的鏈烯基、C3～C6的環(huán)烯基、芳基、環(huán)氧基、或硅烷基中的一種或多種；

X’為羥基、羧基、鹵素、氟烷基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、腈基、氨基、磺酸基或者含有羥基、羧基、鹵素、氟烷基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、腈基、氨基或磺酸基的R’基團(tuán)中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的質(zhì)子交換膜，其特征在于：所述低聚倍半硅氧烷的通式為

[(R’SiO_1.5)_m1(X’SiO_1.5)_n1]????????式(1)；

其中：m1≥3，n1≥0，12≥m1+n1≥6，且m1+n1為偶數(shù)；

R’為氫原子、有取代基或無取代基的碳原子數(shù)為1-10的烷基、碳原子數(shù)為3-10的環(huán)烷基、芳基或硅烷基中的一種或多種；其中，所述取代基選自于C1～C10的烷基、C3～C10的環(huán)烷基、C2～C6的鏈烯基、C3～C6的環(huán)烯基、芳基或硅烷基的一種或多種；

X’為氨基、磺酸基、或者含有氨基或磺酸基的R’基團(tuán)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜，其特征在于：所述磺化聚酰亞胺具有式(2)的結(jié)構(gòu)式：

式(2)

其中，0＜m＜1，n為10～500的整數(shù)；

R₁選自基團(tuán)(a)或基團(tuán)(b)中的一種：

R₂選自于基團(tuán)(c)-(j)中的任意一種：

R₃選自于基團(tuán)(k)-(s)中的任意一種：

6.一種制備權(quán)利要求1中所述有機-無機三元雜化磺化聚芳醚酮質(zhì)子交換膜的方法，其特征在于：

(1)將磺化聚芳醚酮，低聚倍半硅氧烷，磺化聚酰亞胺和催化劑溶解于有機溶劑中，得到含催化劑的磺化聚芳醚酮/低聚倍半硅氧烷/磺化聚酰亞胺的混合溶液；

(2)將所得到的含催化劑的磺化聚芳醚酮/低聚倍半硅氧烷/磺化聚酰亞胺的混合溶液在100-250℃下進(jìn)行0.5～8小時的熱處理，而后經(jīng)過酸化處理，水洗并真空烘干得到有機-無機三元雜化磺化聚芳醚酮質(zhì)子交換膜。

其中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：磺化聚芳醚酮100份；低聚倍半硅氧烷1～20份；磺化聚酰亞胺10～50份；

所述的有機溶劑為N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜或四氫呋喃中的一種或幾種；所述的催化劑為三乙胺、一氯乙酸、苯甲酸、羥基苯甲酸、羥基苯磺酸、或氨基苯甲酸中的一種或幾種；所述酸化處理中，酸選自于稀硫酸、稀鹽酸、稀磷酸或稀硝酸中的一種或幾種。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：所述磺化聚芳醚酮為磺化聚醚酮、磺化聚醚醚酮、磺化聚醚酮酮、磺化聚醚醚酮酮、磺化聚醚酮醚酮酮、磺化聚醚醚酮砜或磺化聚醚醚酮酮砜中的一種或幾種；磺化聚芳醚酮的磺化度為40-90％。