[發明專利]一種具有半互穿網絡結構的高溫質子交換膜材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110208546.6
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113013456A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 孟躍中;蔣俊俏;曲二麗;王拴緊;肖敏;韓東梅
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01M8/1044
• 分類號: H01M8/1044;H01M8/1069;H01M8/1081;H01M8/1086;C08J5/22;C08J7/14;C08L79/04;C08L71/12
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所(普通合伙) 44229
• 代理人: 姜若天

1.一種具有半互穿網絡結構的高溫質子交換膜材料，由一種交聯聚合物與一種線型非交聯的聚合物構成，其特征在于，所述的交聯聚合物具有如下的結構：

選自：

中的任意一種；

選自：

中的任意一種。

2.權利要求1所述的具有半互穿網絡結構的高溫質子交換膜材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)以含羧基官能團的聚芳醚和氨基封端的聚苯并咪唑以及線型芳醚型聚苯并咪唑在極性非質子溶劑中通過溶液流延法或澆鑄法成膜，烘干溶劑，經過羧基與氨基的原位縮合反應形成咪唑環，從而發生交聯，獲得半互穿網絡結構的聚合物膜；

(2)將步驟(1)所得聚合物膜浸沒在磷酸溶液中，然后取出干燥獲得權利要求1所述的高溫質子交換膜材料。

3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述含羧基官能團的聚芳醚的制備方法包括如下步驟：

(1)以含羧基雙酚單體與含鹵素原子的芳香單體為原料在催化劑的作用下，在極性非質子型溶劑中聚合。

所述含羧基官能團的單體具有如下結構：

所述含鹵素原子的芳香單體有如下結構：

(2)將步驟(1)所得聚芳醚在含有鹽酸的甲醇溶液種沉降，得到酸化后的含羧基聚芳醚化合物。

4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的氨基封端的聚苯并咪唑結構式如下所示：

5.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的氨基封端的聚苯并咪唑的制備方法包括如下步驟：

(1)取單體3,3’-二氨基聯苯胺和間苯二甲酸，單體在多聚磷酸中的質量濃度范圍為3～10％，在五氧化二磷的作用下反應；

(2)然后進行沉降、中和、過濾、洗滌和冷凍干燥得到氨基封端的聚苯并咪唑，所述中和采用弱堿試劑為5％-10％的稀氨水。

6.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的極性非質子溶劑為N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亞砜中的一種。

7.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述烘干溶劑的溫度為梯度控制，60～80℃保持3～8小時，130～150℃保持2～6小時，170～250℃保持10～24小時使其充分交聯。