[發明專利]酸堿復合型高溫質子交換膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201310227804.0
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103346341A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 嚴六明;岳寶華;韓帥元;張葉沛;劉慧婷
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;C08J5/22;C08F126/06;C08F130/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

1.一種酸堿復合型高溫質子交換膜，由酸性組分和堿性組分復合而成，其特征在于所述的酸性組分為：聚乙烯基膦酸；所述的堿性組分是聚(4-乙烯基-1H-1,2,3-三唑)、聚(4-(a-甲基乙烯基)-1H-1,2,3-三唑)或聚(4-(a-甲基乙烯基)-1H-1,2,3-三唑)；其中酸性組分與堿性組分的摩爾比為：1：（0.1～9）。

2.一種制備根據權利要求1所述的酸堿復合型高溫質子交換膜的方法，其特征在于該方法的具體步驟為：

a.?將特戊酸氯甲酯加入NaN₃水溶液中，其中特戊酸氯甲酯加入NaN₃?的摩爾比為1：（1.1～1.5)，不斷攪拌下發生反應，最后分離得到特戊酸疊氮甲酯；

b.?將步驟a所得特戊酸疊氮甲酯溶于由水和叔丁醇組成的混合溶液中，加入抗壞血酸鈉NaAsc和催化劑用量的CuSO₄·5H₂O，在室溫下與取代的端基炔烴進行1,3-偶極環加成反應，生成1,4-取代的1,2,3-三唑，其結構式為：????????????????????????????????????????????????；所述的特戊酸疊氮甲酯、端基炔烴的摩爾比為1：（1～1.3），和抗壞血酸鈉NaAsc的用量為CuSO₄·5H₂O質量的5倍；所述的端基炔烴的結構式為：，其中R為羥基或-Cl，R₁為-H或-CH₃；?

c.?將步驟b所得1,4-取代的1,2,3-三唑溶于吡啶，進行脫羥基，得到1,4-取代的1,2,3-三唑烯，其結構式為：?R₁為-H或-CH₃；

d.?將步驟c脫羥基所得的1,4-取代的1,2,3-三唑烯溶于二氯甲烷中，加入偶氮類引發劑，其中1,4-取代的1,2,3-三唑烯與引發劑的摩爾比為：（50～100）：:1；在惰性氣氛保護下50~70^oC反應24~48小時；反應結束后，去除溶劑，得到粘稠狀液體，再將該粘稠狀液體加入NaOH的醇水溶液進行水解，調節溶液pH至為7~8，沉淀得到淺黃色固體即為所需的堿性組分，干燥后備用；

e.?以二甲基甲酰胺為溶劑，偶氮類引發劑，在惰性氣氛保護下將乙烯基膦酸單體合成聚乙烯基膦酸：升溫50~70^oC反應24~48小時，得到白色固體沉淀；反應完成后，經過濾得到的聚乙烯基膦酸固體，干燥后備用；

f.?把步驟d和步驟e所得聚乙烯基膦酸和堿性組分按1：（0.1～9）的摩爾比溶解在三氟乙酸中，得到透明溶液；利用溶液澆鑄法制備膜厚為50～500微米的酸堿復合質子交換膜的濕膜；最后將該濕膜除去溶劑并干燥，得到酸堿復合型高溫質子交換膜。