[发明专利]一种水解稳定的磷酸基硅氧烷高温质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种水解稳定的磷酸基硅氧烷高温质子交换膜，其特征在于，通过如下方法制备得到：首先将磷酰基乙酸与草酰氯进行酰化反应得到磷酰基酰氯；然后将磷酰基酰氯与氨基硅氧烷发生酰胺化反应得到磷酸基硅氧烷，最后将磷酸基硅氧烷和四乙氧基硅烷共同水解交联并通过溶胶-凝胶工艺制备成膜；所述磷酰基乙酸：草酰氯：氨基硅氧烷：四乙氧基硅烷的摩尔比为1:1~1.5:2~4:1~4。

2.如权利要求1任一所述的水解稳定的磷酸基硅氧烷高温质子交换膜的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

（1）按照磷酰基乙酸：草酰氯：氨基硅氧烷：四乙氧基硅烷的摩尔比为1:1~1.5:2~4:1~4称取原料；

（2）将磷酰基乙酸溶解于二氯甲烷中，向其中慢慢滴加草酰氯，使磷酰基乙酸和草酰氯发生酰化反应，反应结束后，减压蒸馏得到产物磷酰基酰氯；

（3）将氨基硅氧烷溶于二氯甲烷，向其中加入适量的缚酸剂，同时将步骤（2）得到的磷酰基酰氯溶解于二氯甲烷，然后将其缓慢滴加到氨基硅氧烷的二氯甲烷溶液中，使磷酰基酰氯与氨基硅氧烷发生酰胺化反应，反应结束后，减压蒸馏并泡洗、抽滤、烘干后得到产物磷酸基硅氧烷；

（4）将步骤（3）得到的磷酸基硅氧烷与四乙氧基硅烷一同溶于有机溶剂进行水解交联反应后得到溶胶；将溶胶倒入四氟乙烯膜盘，采用溶胶-凝胶工艺制备成膜，得到水解稳定的磷酸基硅氧烷高温质子交换膜。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述酰化反应为：室温下搅拌反应3~6h。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述酰胺化反应为：室温下搅拌反应4~6h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述缚酸剂为4-二甲氨基吡啶或三乙胺。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氨基硅氧烷为3-氨丙基三乙氧基硅烷或氨丙基三甲氧基硅烷。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述有机溶剂为四氢呋喃或二甲基亚砜。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述水解交联反应为：搅拌反应12~24h。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述溶胶-凝胶成膜工艺为：将溶胶倒入四氟乙烯膜盘，在室温下陈化1~3天，然后在40℃~60℃真空条件下干燥1~2天，升温至80℃干燥3~6h，随后在100℃、120℃与150℃温度条件下各热处理2~3h，冷却后将膜从聚四氟乙烯模盘上剥离，得到水解稳定的磷酸基硅氧烷高温质子交换膜。