[发明专利]耐水解磺化聚酰亚胺质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种耐水解磺化聚酰亚胺质子交换膜，具有下列重复结构单元：

其中，n＝20～50，质子交换膜的厚度为10～100微米，离子交换容量为1～3mmol/g，在70℃、100％相对湿度条件下的质子电导率为1×10^-2～15×10^-2S/cm，甲醇渗透率0.2×10^-6～3×10^-6cm²/s。

2.权利要求1所述一种耐水解磺化聚酰亚胺质子交换膜的制备方法，包括下列步骤，以下均以质量份数表示：

a.将5～10份磺化二酚单体和5～10份2-氟-5硝基苯基三氟甲烷在室温下溶解于30～80份的混合溶剂中，在氮气环境下升温至160℃，反应1～4小时，再升至190℃反应14～20小时，反应结束后将反应产物冷却至室温，抽滤后滤液倒入10～100份的甲醇或乙醇溶剂中，同时快速搅拌生成沉淀，沉淀抽滤后将滤饼放在80℃去离子水中加热搅拌2～5小时，再抽滤得到端硝基含氟磺化芳环聚合物，其中所述的磺化二酚单体选自3，3’-二磺酸-4，4’-二羟基二苯砜、3，3’-二磺酸-4，4’-二羟基苯基六氟丙烷或者3，3’-二磺酸-4，4’-二羟基二苯酮中的任意一种，所述混合溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮、甲苯、氢氧化钠和水的混合溶液或者N，N’-二甲基乙酰胺、甲苯、氢氧化钠和水的混合溶液；

b.将上述得到的端硝基含氟磺化芳环聚合物取1～20份溶解于40～300份质量比为1.5∶1的甲醇、水混合溶剂中，然后加入10～50份水合阱和1～5份钯碳催化剂，升温至90℃，在氮气环境下反应12～48小时，然后冷却至室温，抽滤，向滤液中滴加10～50份5mol/L的盐酸生成沉淀，沉淀抽滤后将滤饼用去离子水洗涤，干燥12～24小时得到端胺基含氟磺化芳环聚合物；

c.将上述得到的端胺基含氟磺化芳环聚合物取5～10份和2～5份三乙胺在室温下溶解于40～100份的间甲酚中，然后加入1～10份的均苯四酸二酐和1～5份的苯甲酸，在80℃下反应2～8小时，再升温至180℃反应10-24小时，反应结束后冷却至室温，反应产物倒入200～500份丙酮中，同时快速搅拌生成沉淀，沉淀抽滤后在80℃下真空干燥12～24小时，得到含氟磺化聚酰亚胺共聚物，溶解、涂膜，最后得到目标产物耐水解磺化聚酰亚胺质子交换膜。