[发明专利]一种侧链型磺化聚酰亚胺/全氟磺酸复合膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种侧链型磺化聚酰亚胺/全氟磺酸复合膜，其特征在于，包括侧链型磺化聚酰亚胺高分子聚合物和全氟磺酸高分子聚合物，所述侧链型磺化聚酰亚胺高分子聚合物和全氟磺酸高分子聚合物的质量比为1.0:0.05～0.25；所述侧链型磺化聚酰亚胺/全氟磺酸复合膜的厚度为30～60μm；所述侧链型磺化聚酰亚胺高分子聚合物的化学结构式如下：

2.一种如权利要求1所述的侧链型磺化聚酰亚胺/全氟磺酸复合膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过高温缩聚法制备带有羟基官能团的磺化聚酰亚胺高分子聚合物；

(2)将所述步骤(1)后制得的带有羟基官能团的磺化聚酰亚胺高分子聚合物进行开环接枝反应制备侧链型磺化聚酰亚胺高分子聚合物；

(3)将所述步骤(2)后制得的侧链型磺化聚酰亚胺高分子聚合物溶解于有机溶剂中，配制成侧链型磺化聚酰亚胺高分子聚合物溶液，加入全氟磺酸高分子聚合物溶液，混合搅拌均匀，流延成膜，再经干燥、浸泡、洗涤，即制得所述侧链型磺化聚酰亚胺/全氟磺酸复合膜。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，高温缩聚法的具体操作包括如下步骤：在氮气或氩气中，将2,2'-双磺酸联苯胺、间甲基苯酚和三乙胺混合搅拌至固体物溶解，加入2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷和2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷混合搅拌至固体物溶解，再加入1,4,5,8-萘四甲酸二酐和苯甲酸，将温度升至70～100℃，反应2～6h，再升温至160～200℃，反应10～30h，反应体系冷却到90℃以下后，加入稀释剂，继续搅拌，待反应体系降温至50℃时，将反应后得到的粘稠溶液倒入沉淀剂中，产生沉淀产物，过滤，得到的固体物用洗涤剂洗3～5次，于60～120℃下真空干燥10～30h，即制得带有羟基官能团的磺化聚酰亚胺高分子聚合物。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述1,4,5,8-萘四甲酸二酐、2,2'-双磺酸联苯胺、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷和苯甲酸的摩尔比为1.0～16.0:0.25～4.0:0.5～8.0:0.25～4.0:2.0～32.0，所述间甲基苯酚和三乙胺的体积比为7.0～110.0:0.16～2.6；所述稀释剂为间甲基苯酚，所述稀释剂与三乙胺的体积比为1.2～20.0:0.16～2.6；所述沉淀剂为丙酮、甲醇、乙醇、去离子水或异丙醇；所述洗涤剂为丙酮、甲醇、乙醇、去离子水或异丙醇；所述沉淀剂与粘稠溶液的体积比为5.0～10.0:1.0。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，开环接枝反应的具体操作包括如下步骤：在氮气或氩气中，将所述步骤(1)后制得的带有羟基官能团的磺化聚酰亚胺高分子聚合物和二甲亚砜混合搅拌至聚合物溶解，加入氢氧化钠，在30～60℃下搅拌30～120min，再加入1,3-丙烷磺内酯，将搅拌温度升至80～140℃，反应8～20h，待反应体系降温至40℃时，将反应后的溶液倒入沉淀剂中，产生沉淀产物，过滤，得到的固体物用洗涤剂洗3～5次，于60～120℃下真空干燥10～30h，即制得侧链型磺化聚酰亚胺高分子聚合物。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，每克带有羟基官能团的磺化聚酰亚胺高分子聚合物所对应的二甲亚砜加入量为12.0～20.0mL；所述带有羟基官能团的磺化聚酰亚胺高分子聚合物、1,3-丙烷磺内酯和氢氧化钠的质量比为1.0～10.0:0.12～1.83:0.018～0.30；所述沉淀剂为丙酮、甲醇、乙醇、去离子水或异丙醇；所述洗涤剂为丙酮、甲醇、乙醇、去离子水或异丙醇。