[发明专利]酸碱复合型高温质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种酸碱复合型高温质子交换膜，由酸性组分和碱性组分复合而成，其特征在于所述的酸性组分为：聚乙烯基膦酸；所述的碱性组分是聚(4-乙烯基-1H-1,2,3-三唑)、聚(4-(a-甲基乙烯基)-1H-1,2,3-三唑)或聚(4-(a-甲基乙烯基)-1H-1,2,3-三唑)；其中酸性组分与碱性组分的摩尔比为：1：（0.1～9）。

2.一种制备根据权利要求1所述的酸碱复合型高温质子交换膜的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a. 将特戊酸氯甲酯加入NaN₃水溶液中，其中特戊酸氯甲酯加入NaN₃ 的摩尔比为1：（1.1～1.5)，不断搅拌下发生反应，最后分离得到特戊酸叠氮甲酯；

b. 将步骤a所得特戊酸叠氮甲酯溶于由水和叔丁醇组成的混合溶液中，加入抗坏血酸钠NaAsc和催化剂用量的CuSO₄·5H₂O，在室温下与取代的端基炔烃进行1,3-偶极环加成反应，生成1,4-取代的1,2,3-三唑，其结构式为：                                                ；所述的特戊酸叠氮甲酯、端基炔烃的摩尔比为1：（1～1.3），和抗坏血酸钠NaAsc的用量为CuSO₄·5H₂O质量的5倍；所述的端基炔烃的结构式为：，其中R为羟基或-Cl，R₁为-H或-CH₃； 

c. 将步骤b所得1,4-取代的1,2,3-三唑溶于吡啶，进行脱羟基，得到1,4-取代的1,2,3-三唑烯，其结构式为： R₁为-H或-CH₃；

d. 将步骤c脱羟基所得的1,4-取代的1,2,3-三唑烯溶于二氯甲烷中，加入偶氮类引发剂，其中1,4-取代的1,2,3-三唑烯与引发剂的摩尔比为：（50～100）：:1；在惰性气氛保护下50~70^oC反应24~48小时；反应结束后，去除溶剂，得到粘稠状液体，再将该粘稠状液体加入NaOH的醇水溶液进行水解，调节溶液pH至为7~8，沉淀得到浅黄色固体即为所需的碱性组分，干燥后备用；

e. 以二甲基甲酰胺为溶剂，偶氮类引发剂，在惰性气氛保护下将乙烯基膦酸单体合成聚乙烯基膦酸：升温50~70^oC反应24~48小时，得到白色固体沉淀；反应完成后，经过滤得到的聚乙烯基膦酸固体，干燥后备用；

f. 把步骤d和步骤e所得聚乙烯基膦酸和碱性组分按1：（0.1～9）的摩尔比溶解在三氟乙酸中，得到透明溶液；利用溶液浇铸法制备膜厚为50～500微米的酸碱复合质子交换膜的湿膜；最后将该湿膜除去溶剂并干燥，得到酸碱复合型高温质子交换膜。