[发明专利]耐高温磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜的制备方法

权利要求书

1.一种耐高温的磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：

（1）将磺化聚酰亚胺溶解于间甲酚中，配成质量分数为10%~30%的磺化聚酰亚胺溶液；

（2）将氧氯化锆加入到磺化聚酰亚胺溶液中，再加入质量分数为80%~85%的H₃PO₄，搅拌36~48h；

将所制备的溶液静置脱泡，冷却至室温后在玻璃板上展开涂膜，真空干燥；其中氧氯化锆与磺化聚酰亚胺的摩尔比为（0.04~3.14）∶1.0，H₃PO₄与磺化聚酰亚胺的摩尔比为（1.7~112.4）∶1.0；

（3）干燥后将所得膜浸入0.5~2mol/L的盐酸溶液中1~3h，取出后用去离子水洗至中性，烘干得到磷酸锆掺杂量为1~40%的磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温的磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜的制备方法，其特征在于其中步骤（1）所述的磺化聚酰亚胺，按照下述步骤进行：

将4,4'-双(4-氨苯氧基)联苯与5,5’-（5,5’-联苯并咪唑基）-双（2-氨基）苯磺酸加入到烧瓶中，加入间甲酚和三乙胺，氮气保护下磁力搅拌至完全溶解；

加入1,4,5,8-萘四甲酸酐和苯甲酸，升温至85℃反应4h，170℃反应20h，180℃反应4h；反应结束后冷却至80℃，加入间甲酚稀释，将反应液加入到丙酮中析出絮状沉淀，抽滤，丙酮洗涤，120℃下真空干燥；其中4,4'-双(4-氨苯氧基)联苯与1,4,5,8-萘四甲酸酐摩尔比为1∶3，5,5’-（5,5’-联苯并咪唑基）-双（2-氨基）苯磺酸与1,4,5,8-萘四甲酸酐摩尔比为2∶3，1,4,5,8-萘四甲酸酐与间甲酚摩尔比为1∶20，1,4,5,8-萘四甲酸酐与三乙胺摩尔比为1∶2，1,4,5,8-萘四甲酸酐与苯甲酸摩尔比为1∶1.5。

3.根据权利要求2所述的一种耐高温的磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜的制备方法，其特征在于其中所述的磺化二胺单体的制备方法，按照下述步骤进行：

（1）采用适量发烟硫酸（SO₃质量分数:20%~40%）在150~180℃下对对氨基苯甲酸进行磺化，反应时间为4~6h；其中发烟硫酸与对氨基苯甲酸的质量比为（13.1~14.6）∶1.0；

（2）反应结束后加水稀释析出沉淀，过滤提纯，真空干燥后得3-磺酸基-4-氨基苯甲酸；

将3-磺酸基-4-氨基苯甲酸与3,3’-二氨基联苯胺在多聚磷酸存在下进行聚合，聚合反应时间为24~36h；其中3-磺酸基-4-氨基苯甲酸与3,3’-二氨基联苯胺摩尔比为2∶1，3-磺酸基-4-氨基苯甲酸与和多聚磷酸的质量比为1.0∶（25.0~35.0）；

（3）聚合反应结束后将产物倒入水中洗涤，过滤，80℃下真空干燥得到所需磺化二胺单体5,5’-（5,5’-联苯并咪唑基）-双（2-氨基）苯磺酸。