[发明专利]一种含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺及其质子交换膜的制备

权利要求书

1.一种含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺，其特征在于含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺的结构式为：

其中0.5≤x＜1.0，0＜y≤0.5。

2.根据权利要求1所述的一种含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺，其特征在于x＝0.6～0.7。

3.根据权利要求1所述的一种含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺，其特征在于x＝0.8～0.9。

4.利用权利要求1所述的含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺制备含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺质子交换膜的方法，其特征在于含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺的制备方法如下：一、在氮气气氛下，向反应器中加入经过预处理的间甲酚、2，2’-二胺基联苯二磺酸及叔胺催化剂，叔胺催化剂与2，2’-二胺基联苯二磺酸摩尔比为2.0～2.5∶1，之后在60～80℃条件下，将混合物以150～300r/min的速度搅拌0.5～4h，得到澄清溶液；二、在氮气气氛下，将经过预处理的1，4，5，8-萘四甲酸二酐、1，10-癸二胺、5-胺基-2-(对胺基苯)苯并噁唑及间甲酚加入到步骤一得到的澄清溶液中，同时向反应器中加入安香息酸；其中安香息酸与1，4，5，8-萘四甲酸二酐摩尔比为1～1.5∶1，1，4，5，8-萘四甲酸二酐与步骤一中的2，2’-二胺基联苯二磺酸摩尔比为1∶0.5～1.0，5-胺基-2-(对胺基苯)苯并噁唑的用量为1，4，5，8-萘四甲酸二酐摩尔数的0～50％，1，10-癸二胺用量为1，4，5，8-萘四甲酸二酐摩尔数的0～5％，之后在80℃保持1～4h，升温至160～180℃保持4～24h，再升温至180～200℃保持1～12h，得到暗褐色的粘稠溶液；三、将步骤二得到的粘稠溶液缓慢加到丙酮中析出纤状沉淀，过滤出的纤状沉淀再用丙酮反复洗涤，直至pH值为6～7；之后将纤状沉淀在60～80℃的条件下减压干燥12～24h，得到含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺；四、含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺溶解在间甲酚中制成质量百分比为2～10％的溶液，然后在洁净的玻璃板上流延成膜，再在大气气氛下保持6～10h，然后在80℃条件下减压干燥12～24h，之后在150～200℃条件下减压干燥24～48h，然后冷却至室温得到褐色的薄膜；五、将步骤四得到的薄膜浸泡于含有1.0mol/L HNO₃的乙醇溶液中进行质子交换12～48h，再用去离子水反复洗涤至pH＝6～7为止，即得到含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺质子交换膜。

5.根据权利要求4所述含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺质子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤一中叔胺催化剂为三乙胺。

6.根据权利要求4所述含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺质子交换膜的制备方法，其特征在于步骤二中的1，4，5，8-萘四甲酸二酐与步骤一中的2，2’-二胺基联苯二磺酸摩尔比为1∶0.6～0.7。

7.根据权利要求4所述含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺质子交换膜的制备方法，其特征在于步骤二中的1，4，5，8-萘四甲酸二酐与步骤一中的2，2’-二胺基联苯二磺酸摩尔比为1∶0.8～0.9。

8.根据权利要求4所述含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺质子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤二中5-胺基-2-(对胺基苯)苯并噁唑的用量为1，4，5，8-萘四甲酸二酐摩尔数的0.0 1～40％。

9.根据权利要求4所述含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺质子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤二中1，10-癸二胺用量为1，4，5，8-萘四甲酸二酐摩尔数的0.01～4％。

10.根据权利要求4所述含噁唑环的磺化萘型聚酰亚胺质子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤二中反应液加热的过程：先在80℃保持3h，再升温至170℃保持18h，然后升温至190℃保持4h。