[發明專利]磺化杯芳烴接枝聚苯并咪唑的質子交換膜材料及制備方法

有效

• 申請號: 202010412955.3
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111718503B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 沈威;何衛;楊煒櫻;夏孝杰;滕偉
• 申請（專利權）人: 深圳市燃氣集團股份有限公司;深圳市深燃燃氣技術研究院
• 主分類號: C08G73/18
• 分類號: C08G73/18;C08L79/04
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉;徐凱凱

1.一種磺化杯芳烴接枝聚苯并咪唑的質子交換膜材料，其特征在于，所述質子交換膜材料的結構式如下所示：

其中n為5000-10000之間的整數。

2.一種權利要求1所述的磺化杯芳烴接枝聚苯并咪唑的質子交換膜材料的制備方法，其特征在于，包括步驟：

制備芳香族四胺單體；

將所述芳香族四胺單體和羥基杯芳烴進行接枝反應，得到羥基杯芳烴接枝的四胺單體；

將所述羥基杯芳烴接枝的四胺單體進行烷基化反應，得到烷基化杯芳烴接枝的四胺單體；

將所述烷基化杯芳烴接枝的四胺單體進行接枝杯芳烴的磺化反應，得到磺化杯芳烴接枝的四胺單體；

將所述磺化杯芳烴接枝的四胺單體和對苯二甲酸進行聚合反應，得到磺化杯芳烴接枝的聚苯并咪唑，即所述質子交換膜材料；

其中，所述芳香族四胺單體的結構式如下所示：

所述羥基杯芳烴的結構式如下所示：

所述羥基杯芳烴接枝的四胺單體的結構式如下所示：

所述烷基化杯芳烴接枝的四胺單體的結構式如下所示：

所述磺化杯芳烴接枝的四胺單體的結構式如下所示：

所述磺化杯芳烴接枝的聚苯并咪唑的結構式如下所示：

3.根據權利要求2所述的磺化杯芳烴接枝聚苯并咪唑的質子交換膜材料的制備方法，其特征在于，所述將所述芳香族四胺單體和羥基杯芳烴進行接枝反應，得到羥基杯芳烴接枝的四胺單體的步驟，具體包括：

將羥基杯芳烴和甲醇鈉溶于乙腈中，攪拌均勻，得到混合液，然后加熱直至所述混合液變澄清，得到澄清液；

向澄清液中加入芳香族四胺單體，進行接枝反應，得到所述羥基杯芳烴接枝的四胺單體。

4.根據權利要求2所述的磺化杯芳烴接枝聚苯并咪唑的質子交換膜材料的制備方法，其特征在于，所述將所述羥基杯芳烴接枝的四胺單體進行烷基化反應，得到烷基化杯芳烴接枝的四胺單體的步驟，具體包括：

將所述羥基杯芳烴接枝的四胺單體溶于N,N-二甲基甲酰胺中，攪拌均勻后，加入氫化鈉進行反應，待反應至無氣體生成后，繼續反應1小時；

向反應體系中加入1-溴丁烷，攪拌2小時后，接著加熱至90℃，反應24小時，得到所述烷基化杯芳烴接枝的四胺單體。

5.根據權利要求2所述的磺化杯芳烴接枝聚苯并咪唑的質子交換膜材料的制備方法，其特征在于，所述將所述烷基化杯芳烴接枝的四胺單體進行磺化反應，得到磺化杯芳烴接枝的四胺單體的步驟，具體包括：

將烷基化杯芳烴接枝的四胺單體溶于三氯甲烷中，并攪拌，得到烷基化杯芳烴接枝的四胺單體溶液，將所述烷基化杯芳烴接枝的四胺單體溶液于冰浴環境中反應，得到第一反應液；

將氯磺酸和三氯甲烷混合，攪拌均勻后，加入第一反應液中，進行反應，得到第二反應液；

除去所述第二反應液中液體，將得到的固體溶于乙醇中，得到固體溶液；

將氫氧化鈉的乙醇溶液滴加到固體溶液中，進行反應，得到所述磺化杯芳烴接枝的四胺單體。

6.根據權利要求2所述的磺化杯芳烴接枝聚苯并咪唑的質子交換膜材料的制備方法，其特征在于，所述將所述磺化杯芳烴接枝的四胺單體和對苯二甲酸進行聚合反應，得到磺化杯芳烴接枝的聚苯并咪唑的步驟，具體包括：

將多聚磷酸和P₂O₅混合，在惰性氣氛下進行攪拌，直至得到透明澄清溶液；

向所述透明澄清溶液中加入磺化杯芳烴接枝的四胺單體和對苯二甲酸，進行聚合反應，得到所述磺化杯芳烴接枝的聚苯并咪唑。

7.根據權利要求6所述的磺化杯芳烴接枝聚苯并咪唑的質子交換膜材料的制備方法，其特征在于，所述聚合反應的條件包括：于90℃攪拌反應3小時、130℃反應3小時、200℃反應10小時。