[發(fā)明專利]嵌段型磺化聚酰亞胺-聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜材料的合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310649112.5
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103724630A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘海燕;浦鴻汀;江斌;常志宏
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;C08G73/18;C08G73/10;C08J5/22;H01M2/16
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

1.一種嵌段型磺化聚酰亞胺-聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜材料的合成方法，其特征在于具體步驟如下：

?(1)將1當量的四胺、多聚磷酸置于三頸燒瓶中，連接氣體入口、干燥管、氣體出口和機械攪拌器，在通入惰性氣體的同時開始攪拌升溫，至145-155℃保持25-35min，當四胺均勻地分散溶解在多聚磷酸中后，加入0.8-1.0倍當量的二酸和0-0.2倍當量的封端劑，升溫至190-210℃后加入五氧化二磷以增強對反應(yīng)產(chǎn)物水的吸收，加入三苯基膦，保持190-210℃反應(yīng)18-22h；待反應(yīng)體系溫度冷卻至室溫后，倒入去離子水中，反復洗滌去除多聚磷酸；將所得產(chǎn)物聚苯并咪唑在真空烘箱中40℃下烘干備用；?

(2)在完全干燥的三口燒瓶中加入1當量的磺化二胺、酚類溶劑和質(zhì)子化保護試劑，在惰性氣體保護下攪拌，當磺化二胺完全溶解后，加入1.0-2.0倍當量的二酐、0-1.0倍當量的非磺化二胺和2.0-4.0倍當量的催化劑，在室溫下攪拌?30?min后，加熱至75-85℃，反應(yīng)3.5-4.5?h，再在175-185℃下，反應(yīng)18-22h；反應(yīng)結(jié)束后，降溫到75-85℃，加入有機溶劑稀釋高粘度的溶液，把溶液倒入丙酮中，有絲狀沉淀析出；用丙酮反復洗滌去除溶劑后，置于飽和氯化鈉溶液中，不斷攪拌，置換48h；過濾后，用去離子水反復沖洗3~5遍，真空烘箱中100?℃下烘干22-24h，即得鈉鹽化的磺化聚酰亞胺；通過改變磺化單體以及磺化單體與非磺化單體的摩爾比，得到不同磺化度的酸酐封端型磺化聚酰亞胺；

(3)在完全干燥的三口燒瓶中加入步驟(2)所得的鈉鹽化的磺化聚酰亞胺，有機溶劑，在惰性氣體的保護下攪拌，當鈉鹽化的磺化聚酰亞胺完全溶解后，加入步驟(1)所得的聚苯并咪唑、催化劑，在室溫下攪拌?25-35?min后，加熱至75-85℃，反應(yīng)3.5-4.5?h，再在175-185℃下，反應(yīng)18-22h；將所得聚合物溶液在100℃下直接澆鑄成10cm×10cm大小的膜，所得聚合物膜先用200mL甲醇溶液75-85℃下洗滌22-26小時，然后用200?mL?1mol/L的鹽酸溶液洗滌24小時；烘干即得嵌段型磺化聚酰亞胺-聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于步驟(1)、(2)和(3)中所述惰性氣體為氮氣或氬氣中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于步驟(2)中所述酚類溶劑為間甲酚、苯酚、混合甲酚或?qū)β确又械囊环N。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于步驟(2)中所述質(zhì)子化保護試劑為三乙胺、三丁胺、吡啶或吡咯中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于步驟(2)和(3)中所述催化劑為苯甲酸、喹啉或異喹啉中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于步驟(3)中所述有機溶劑為間甲酚、苯酚、混合甲酚、對氯酚或氮甲基吡咯烷酮中的一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于磺化二胺為4,4'-二氨基二苯基-2,2'-二磺酸、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二苯甲烷-2,2'-二磺酸、4,4'-二氨基-2,2',3,3'-二甲基二苯甲烷-2,2'-二磺酸、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基聯(lián)苯-2,2'-二磺酸、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基聯(lián)苯-2,2'-二磺酸、4,4'-二氨基聯(lián)苯-3,3'-二磺酸、2,6'-二氨基-1,3,5-三甲基苯磺酸、3,5-二氨基苯磺酸、4,4'-二氨基二苯醚-2,2'-二磺酸、3,4'-二氨基二苯醚-2,3'-二磺酸、4,4'-二氨基-1'',3''二苯氧基苯-5''-磺酸、3,3'-二氨基-1'',3''-二苯氧基苯-5''-磺酸、9,9'-雙(4-氨基苯基)芴-2,7'-二磺酸、4,4'-二氨基-4'',4'''-二苯氧基聯(lián)苯-3'',3'''-二磺酸、4,4'-二氨基-4'',4'''-二苯氧基-二苯基異丙烷-5'',5'''-二磺酸或4,4'-二氨基-1'',4''-二苯氧基-苯-2''-磺酸中任意一種。