[發明專利]一種用于濕度測量的磺化聚酰亞胺質子交換膜

無效

• 申請號: 201410068729.2
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103865265A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 尹燕;杜青;李獻國;焦魁
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08G73/10;C08J5/22;G01N27/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

1.一種用于濕度測量的磺化聚酰亞胺質子交換膜；其特征是，聚合物大分子主鏈由碳、氫、氧、氮、硫或氟的多種元素組成，主鏈由含有磺酸基的大分子嵌段和不含磺酸基的大分子嵌段組成；是一種芳香族雜環聚酰亞胺高分子。?

2.如權利要求1所述的質子交換膜；其特征是結構式如下：?

其中：?

。

3.如權利要求2所述的質子交換膜；其特征是兩種嵌段所含重復單元的比例為n/m；結構式中的R1為磺化的二胺單體重復單元，R2為非磺化的二胺單體重復單元，n/m為從0.5-10中間的任意數值。?

4.如權利要求1所述的質子交換膜；其特征是所述的聚合物由二胺單體和二酐單體共聚合制得，其中二胺單體上含有磺酸集團，二酐單體為1,4,5,8-四羧基萘酐，聚合物是無規共聚物，或是嵌段共聚物，聚合物的分子量在5000-100000之間。?

5.如權利要求1所述的質子交換膜；其特征是所述的聚合物可以加工成任意形?狀，如平板膜，管式膜，球形膜，方形膜，圓柱形膜，中空纖維膜等。膜的厚度為2-2000微米。?

6.如權利要求1所述的質子交換膜；其特征是所述的聚合物在相對濕度為0時不導電，相對濕度為100%時質子電導率最高，隨著相對濕度的增加，聚合物膜的質子電導率急劇增大，最大值和最小值跨越5個數量級。?

7.如權利要求1所述的質子交換膜；其特征是所述的聚合物膜的磺化度即離子交換容量可以精確控制，離子交換容量的范圍為0.69-3.11毫摩爾磺酸基/克聚合物。?

8.如權利要求1所述的質子交換膜用于濕度測量的方法；其特征是在質子交換膜的兩側，配以鉑片電極，電極外側施加壓力保證膜電極1緊密接觸，電極兩端子引出導線與阻抗分析儀2相連；將膜電極放置于不同溫、濕度的待測環境4中，通過阻抗分析獲得電解質膜的質子電導率，然后通過數據轉換器3，得到該環境的相對濕度。?

9.如權利要求1所述的質子交換膜的制備方法，其特征是以磺化二胺單體R1和非磺化二胺單體R2的比值為n/m的合成步驟如下：在氮氣保護下，加入完全干燥的n摩爾R1，加入溶劑間甲酚，達到混合液質量濃度為5-20wt%，再加入三乙胺2n摩爾；5-10分鐘后加入m摩爾的非磺化二胺單體，充分攪拌后相繼加入(n+m)摩爾1,4,5,8-四羧基萘酐，1.5(n+m)摩爾的苯甲酸；將此混合液在室溫下攪拌5-10分鐘后，加熱到80-90℃反應3-5小時，然后升溫至180-195℃，反應6-10小時；所得的磺化聚酰亞胺固體反復用乙醇洗滌后過濾收集。?

將所得的磺化聚酰亞胺固體溶解于二甲基亞砜或間甲酚溶劑中，溶液的質量濃度為0.5-10wt%，通過溶劑蒸發法在玻璃板上刮膜，制膜溫度為80-120℃，成膜時間為10-15小時；成膜后，首先將膜在50℃的乙醇中浸泡1小時，然后將膜浸泡在1mol/L的稀硫酸中，在室溫下進行10小時以上的質子交換；質子交換后的膜用去離子水反復沖洗至洗液為中性，然后將膜在100℃真空干燥5小時。?

10.本發明所使用的磺化聚酰亞胺質子交換膜，包括任何方法制備的，或作為商品購買的，都可以應用到本發明中。?