[发明专利]用于燃料电池的高界面相容性磺化聚酰亚胺质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种用于燃料电池的高界面相容性磺化聚酰亚胺质子交换膜，具有下列重复结构单元：

其中，n＝20～80，质子交换膜的厚度为10～100微米，离子交换容量为1～3mmol/g，在20℃、100％相对湿度条件下的质子电导率为1～10×10^-3S/cm，甲醇渗透率0.2～3×10^-6cm²/s。

2.制备所述用于燃料电池的高界面相容性磺化聚酰亚胺质子交换膜的方法，包括下列步骤，以下均以质量份数表示：

(a)将15～30份磺化二酚单体和10～20份2-氟-6-氨基苯腈在室温下溶解于100～200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份的无水乙醇溶剂中，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，再抽滤得到端氨基含腈磺化芳环聚合物；

(b)将上述得到的端胺基含氟磺化芳环聚合物取2～5份和1～3份三乙胺在室温下溶解于30～60份的间甲酚中，然后加入1～4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2～6份含腈磺化聚酰亚胺共聚物；

(c)将所得的2～6份含腈磺化聚酰亚胺溶解在10～40份N-甲基-2-吡咯烷酮中，将得到的溶液倒在玻璃平板上流延涂膜，真空干燥24小时，溶解、涂膜，最后得到目标产物高界面相容性磺化聚酰亚胺质子交换膜。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤(a)中所述磺化二酚单体选自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。

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤(a)中所述混合溶剂是N-甲基-2-吡咯烷酮、甲苯、氢氧化钠和水的混合溶液，混合溶液中N-甲基-2-吡咯烷酮、甲苯、氢氧化钠和水的质量比为100∶150∶4∶10。

5.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤(a)中所述混合溶剂是N，N‘-二甲基乙酰胺、甲苯、碳酸钾和水的混合溶液，混合溶液中N，N‘-二甲基乙酰胺、甲苯、碳酸钾和水的质量比为100∶150∶6∶10。