[發(fā)明專(zhuān)利]一種氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110370576.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112803053B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州創(chuàng)氫能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/1069
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/1069;H01M8/1072;H01M8/1086;H01M8/1088;H01M8/103;H01M8/1048;C08G73/18
• 代理公司: 常州唯思百得知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32325
• 代理人: 李超

1.一種氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于，具有合成路線如下：

或

或

具有以下制備步驟：

S1，含硝基聚苯并咪唑的合成

在氮?dú)鈿夥蘸蛿嚢钘l件下，將含硝基的3，4-二氨基苯甲酸單體以及五氧化二磷加入到溶劑A中，將反應(yīng)物加熱到150-220℃，反應(yīng)時(shí)間為1-24小時(shí)，冷卻后將反應(yīng)物倒入到溶劑B中析出，然后用NaOH水溶液中和，將所得的產(chǎn)物用溶劑C洗滌直至呈中性，最后將產(chǎn)物在100-200℃下真空干燥12-36小時(shí)，得到含硝基聚苯并咪唑；

所述含硝基的3，4-二氨基苯甲酸單體的結(jié)構(gòu)為：

或或

S2，氨基功能化聚苯并咪唑的合成

將得到的含硝基聚苯并咪唑在加熱加壓催化劑下通過(guò)氫氣催化加氫反應(yīng)或在化學(xué)還原劑中發(fā)生還原反應(yīng)將硝基還原成氨基，得到氨基功能化聚苯并咪唑；

S3，氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備

將氨基功能化聚苯并咪唑溶解到對(duì)甲苯磺酸中，濃度為1-5wt%，室溫?cái)嚢?2-24小時(shí)后，在玻璃板上澆注成膜，在180-200℃將對(duì)甲苯磺酸蒸發(fā)后得到氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜；

所述氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)式如下：

或或

S1中，所述溶劑A為多聚磷酸、對(duì)甲苯磺酸中的一種；所述溶劑B為去離子水、冰水、乙醇、丙酮中的一種；所述溶劑C為去離子水。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：S1中，所述反應(yīng)物加熱到180-200℃；所述反應(yīng)時(shí)間2-10小時(shí)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：S1中，所述NaOH水溶液的濃度為5-20wt%。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：S1中，所述NaOH水溶液的濃度為8-15wt%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：S2中，所述加熱的溫度為20-300℃；所述加壓的壓力為1×10⁵-2×10⁷帕。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：S2中，所述加熱的溫度為20-200℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：S2中，所述催化劑為Pd、Pt、Ni、Co中的一種或多種，所述催化劑的用量為含硝基聚苯并咪唑質(zhì)量的0.1-5wt%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：S2中，所述化學(xué)還原劑為金屬和酸的混合物，或氯化亞錫和鹽酸的混合物中的一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種氨基功能化聚苯并咪唑質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：所述金屬為鐵或鋅的一種，所述酸為稀鹽酸，所述鐵的摩爾量為含硝基聚苯并咪唑聚合物的2-4倍，所述稀鹽酸的濃度為0.5-1mol/L，所述稀鹽酸使用的溶劑為乙醇和水的體積比為50%的混合溶液，所述氯化亞錫的摩爾量為含硝基聚苯并咪唑的1-4倍，所述鹽酸的濃度為10-12mol/L，所述含硝基聚苯并咪唑聚合物在所述化學(xué)還原劑進(jìn)行還原反應(yīng)時(shí)所用的反應(yīng)溫度為60-90℃。