[发明专利]一种用于湿度测量的磺化聚酰亚胺质子交换膜

权利要求书

1.一种用于湿度测量的磺化聚酰亚胺质子交换膜；其特征是，聚合物大分子主链由碳、氢、氧、氮、硫或氟的多种元素组成，主链由含有磺酸基的大分子嵌段和不含磺酸基的大分子嵌段组成；是一种芳香族杂环聚酰亚胺高分子。 

2.如权利要求1所述的质子交换膜；其特征是结构式如下： 

其中： 

。

3.如权利要求2所述的质子交换膜；其特征是两种嵌段所含重复单元的比例为n/m；结构式中的R1为磺化的二胺单体重复单元，R2为非磺化的二胺单体重复单元，n/m为从0.5-10中间的任意数值。 

4.如权利要求1所述的质子交换膜；其特征是所述的聚合物由二胺单体和二酐单体共聚合制得，其中二胺单体上含有磺酸集团，二酐单体为1,4,5,8-四羧基萘酐，聚合物是无规共聚物，或是嵌段共聚物，聚合物的分子量在5000-100000之间。 

5.如权利要求1所述的质子交换膜；其特征是所述的聚合物可以加工成任意形 状，如平板膜，管式膜，球形膜，方形膜，圆柱形膜，中空纤维膜等。膜的厚度为2-2000微米。 

6.如权利要求1所述的质子交换膜；其特征是所述的聚合物在相对湿度为0时不导电，相对湿度为100%时质子电导率最高，随着相对湿度的增加，聚合物膜的质子电导率急剧增大，最大值和最小值跨越5个数量级。 

7.如权利要求1所述的质子交换膜；其特征是所述的聚合物膜的磺化度即离子交换容量可以精确控制，离子交换容量的范围为0.69-3.11毫摩尔磺酸基/克聚合物。 

8.如权利要求1所述的质子交换膜用于湿度测量的方法；其特征是在质子交换膜的两侧，配以铂片电极，电极外侧施加压力保证膜电极1紧密接触，电极两端子引出导线与阻抗分析仪2相连；将膜电极放置于不同温、湿度的待测环境4中，通过阻抗分析获得电解质膜的质子电导率，然后通过数据转换器3，得到该环境的相对湿度。 

9.如权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征是以磺化二胺单体R1和非磺化二胺单体R2的比值为n/m的合成步骤如下：在氮气保护下，加入完全干燥的n摩尔R1，加入溶剂间甲酚，达到混合液质量浓度为5-20wt%，再加入三乙胺2n摩尔；5-10分钟后加入m摩尔的非磺化二胺单体，充分搅拌后相继加入(n+m)摩尔1,4,5,8-四羧基萘酐，1.5(n+m)摩尔的苯甲酸；将此混合液在室温下搅拌5-10分钟后，加热到80-90℃反应3-5小时，然后升温至180-195℃，反应6-10小时；所得的磺化聚酰亚胺固体反复用乙醇洗涤后过滤收集。 

将所得的磺化聚酰亚胺固体溶解于二甲基亚砜或间甲酚溶剂中，溶液的质量浓度为0.5-10wt%，通过溶剂蒸发法在玻璃板上刮膜，制膜温度为80-120℃，成膜时间为10-15小时；成膜后，首先将膜在50℃的乙醇中浸泡1小时，然后将膜浸泡在1mol/L的稀硫酸中，在室温下进行10小时以上的质子交换；质子交换后的膜用去离子水反复冲洗至洗液为中性，然后将膜在100℃真空干燥5小时。 

10.本发明所使用的磺化聚酰亚胺质子交换膜，包括任何方法制备的，或作为商品购买的，都可以应用到本发明中。