[發(fā)明專利]含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310400906.8
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103435804A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉佰軍;于云武;鳳鵬舉;姜振華
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: C08G73/18
• 分類號: C08G73/18;C08J5/18;H01M8/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王恩遠(yuǎn)

1.一種含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑，其結(jié)構(gòu)式如下：

其中，n=3～500；是以下任意一種或者多種：

2.一種權(quán)利要求1的含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑的制備方法，由以下步驟組成：

（1）將含有側(cè)基的雙酚化合物用有機(jī)溶劑溶解并加入無水碳酸鉀，于150℃回流1～3小時，加入對鹵苯甲腈，于160℃反應(yīng)3～24小時后用丙酮重結(jié)晶得到含有側(cè)基和醚鍵的二腈單體；其中含側(cè)基的雙酚化合物、無水碳酸鉀，對鹵苯甲腈及有機(jī)溶劑的摩爾比為1∶2～2.5∶2～2.5∶32～33；所述的有機(jī)溶劑，是N,N-二甲基甲酰胺，二甲基亞砜，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮和丙酮中的一種或多種；

（2）將所述含有側(cè)基和醚鍵的二腈單體溶解于乙醇-水混合溶劑中，并加入氫氧化鉀進(jìn)行水解，水解完全后，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為1～6后，用1,4-二氧六環(huán)重結(jié)晶，得到含有側(cè)基和醚鍵的二酸單體；其中含有側(cè)基和醚鍵的二腈單體、氫氧化鉀、乙醇和水的摩爾比為1∶5～50∶0.9～1∶3～3.1；

（3）在氮氣保護(hù)下，將所述含有側(cè)基和醚鍵的二酸單體和3,3’-二氨基聯(lián)苯胺單體溶解于五氧化二磷-甲烷磺酸溶液中，于80～120℃持續(xù)1～3小時后，再于130～180℃反應(yīng)3～4小時，得到黏稠溶液；將所述黏稠溶液倒入冰水中得到細(xì)絲狀聚合物；所述細(xì)絲狀聚合物經(jīng)粉碎、洗滌后在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的碳酸氫鈉溶液中浸泡48小時，用去離子水洗滌至中性后先于80℃真空干燥24小時，再于120℃真空干燥12小時，得到含有側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑；含有側(cè)基和醚鍵的二酸單體、3,3’-二氨基聯(lián)苯胺單體、五氧化二磷和甲烷磺酸的摩爾比為1∶1∶16∶2.3～2.4。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑的制備方法，其特征是，所述的對鹵苯甲腈，是對氟苯甲腈或?qū)β缺郊纂妗?/p>

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑的制備方法，其特征是，所述的含有側(cè)基的雙酚化合物，結(jié)構(gòu)式為：

其中是以下任意一種或者多種：

5.一種權(quán)利要求1的含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑的應(yīng)用，用于制備燃料電池質(zhì)子傳導(dǎo)膜。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑的應(yīng)用，其特征是，所述的制備燃料電池質(zhì)子傳導(dǎo)膜，是用含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑溶于有機(jī)試劑制膜；或者是用含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑與磺化聚醚醚酮通過溶液共混制膜。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑的應(yīng)用，其特征是，所述的用含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑溶于有機(jī)試劑制膜，過程如下：將含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑以1∶10的固液比溶解在有機(jī)試劑中，在60℃攪拌條件下使聚合物溶解成粘稠的溶液，將粘稠的溶液傾倒在玻璃板上，并在80℃下烘12小時，120℃下烘12小時，冷卻至室溫得到可溶性醚鍵的聚苯并咪唑薄膜材料；所述的有機(jī)試劑，是二甲基亞砜、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑的應(yīng)用，其特征是，所述的用含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑與磺化聚醚醚酮通過溶液共混制膜，方法如下：將磺化聚醚醚酮、含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑及有機(jī)溶劑于60℃攪拌5小時后再超聲30分鐘，用200目的尼龍網(wǎng)篩過濾，得到透明的濾液；所述的有機(jī)溶劑為二甲基亞砜，N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮；將所述濾液傾倒在玻璃板上，分別于80℃和120℃各干燥12小時，得到磺化聚醚醚酮/聚苯并咪唑共混燃料電池質(zhì)子傳導(dǎo)膜；其中磺化聚醚醚酮、含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑的質(zhì)量比為95～80∶5～20；磺化聚醚醚酮、含側(cè)基和醚鍵的聚苯并咪唑的總質(zhì)量與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為1∶10。