[發明專利]一種側鏈型磺化聚酰亞胺/全氟磺酸復合膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810141862.4
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108428837B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 劉素琴;李勁超;魏達;劉祖社;劉杰
• 申請（專利權）人: 湖南德沃普電氣股份有限公司
• 主分類號: H01M8/0226
• 分類號: H01M8/0226;H01M8/18
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

1.一種側鏈型磺化聚酰亞胺/全氟磺酸復合膜，其特征在于，包括側鏈型磺化聚酰亞胺高分子聚合物和全氟磺酸高分子聚合物，所述側鏈型磺化聚酰亞胺高分子聚合物和全氟磺酸高分子聚合物的質量比為1.0:0.05～0.25；所述側鏈型磺化聚酰亞胺/全氟磺酸復合膜的厚度為30～60μm；所述側鏈型磺化聚酰亞胺高分子聚合物的化學結構式如下：

2.一種如權利要求1所述的側鏈型磺化聚酰亞胺/全氟磺酸復合膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)通過高溫縮聚法制備帶有羥基官能團的磺化聚酰亞胺高分子聚合物；

(2)將所述步驟(1)后制得的帶有羥基官能團的磺化聚酰亞胺高分子聚合物進行開環接枝反應制備側鏈型磺化聚酰亞胺高分子聚合物；

(3)將所述步驟(2)后制得的側鏈型磺化聚酰亞胺高分子聚合物溶解于有機溶劑中，配制成側鏈型磺化聚酰亞胺高分子聚合物溶液，加入全氟磺酸高分子聚合物溶液，混合攪拌均勻，流延成膜，再經干燥、浸泡、洗滌，即制得所述側鏈型磺化聚酰亞胺/全氟磺酸復合膜。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，高溫縮聚法的具體操作包括如下步驟：在氮氣或氬氣中，將2,2'-雙磺酸聯苯胺、間甲基苯酚和三乙胺混合攪拌至固體物溶解，加入2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷和2,2-雙(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷混合攪拌至固體物溶解，再加入1,4,5,8-萘四甲酸二酐和苯甲酸，將溫度升至70～100℃，反應2～6h，再升溫至160～200℃，反應10～30h，反應體系冷卻到90℃以下后，加入稀釋劑，繼續攪拌，待反應體系降溫至50℃時，將反應后得到的粘稠溶液倒入沉淀劑中，產生沉淀產物，過濾，得到的固體物用洗滌劑洗3～5次，于60～120℃下真空干燥10～30h，即制得帶有羥基官能團的磺化聚酰亞胺高分子聚合物。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述1,4,5,8-萘四甲酸二酐、2,2'-雙磺酸聯苯胺、2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷和苯甲酸的摩爾比為1.0～16.0:0.25～4.0:0.5～8.0:0.25～4.0:2.0～32.0，所述間甲基苯酚和三乙胺的體積比為7.0～110.0:0.16～2.6；所述稀釋劑為間甲基苯酚，所述稀釋劑與三乙胺的體積比為1.2～20.0:0.16～2.6；所述沉淀劑為丙酮、甲醇、乙醇、去離子水或異丙醇；所述洗滌劑為丙酮、甲醇、乙醇、去離子水或異丙醇；所述沉淀劑與粘稠溶液的體積比為5.0～10.0:1.0。

5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，開環接枝反應的具體操作包括如下步驟：在氮氣或氬氣中，將所述步驟(1)后制得的帶有羥基官能團的磺化聚酰亞胺高分子聚合物和二甲亞砜混合攪拌至聚合物溶解，加入氫氧化鈉，在30～60℃下攪拌30～120min，再加入1,3-丙烷磺內酯，將攪拌溫度升至80～140℃，反應8～20h，待反應體系降溫至40℃時，將反應后的溶液倒入沉淀劑中，產生沉淀產物，過濾，得到的固體物用洗滌劑洗3～5次，于60～120℃下真空干燥10～30h，即制得側鏈型磺化聚酰亞胺高分子聚合物。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，每克帶有羥基官能團的磺化聚酰亞胺高分子聚合物所對應的二甲亞砜加入量為12.0～20.0mL；所述帶有羥基官能團的磺化聚酰亞胺高分子聚合物、1,3-丙烷磺內酯和氫氧化鈉的質量比為1.0～10.0:0.12～1.83:0.018～0.30；所述沉淀劑為丙酮、甲醇、乙醇、去離子水或異丙醇；所述洗滌劑為丙酮、甲醇、乙醇、去離子水或異丙醇。