[发明专利]一种咪唑型侧链聚苯并咪唑膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种咪唑型侧链聚苯并咪唑膜，其特征在于，所述咪唑型侧链聚苯并咪唑结构通式如下：

所述咪唑型侧链聚苯并咪唑为均聚物或无规共聚物，n表示聚合度，n为10～500的正整数，重均分子量在4000～800000之间，x、y为1～n的整数，且(x+y)≤n，接枝度DG＝(x+2y)/2n*100％＝20％；

所述咪唑型侧链聚苯并咪唑结构通式中R₁代表下述结构：

所述咪唑型侧链聚苯并咪唑结构通式中侧链R₂代表下述结构：

2.一种权利要求1所述的咪唑型侧链聚苯并咪唑膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)铸膜液制备：将带有R₁结构的聚苯并咪唑聚合物粉末溶解到溶剂中，得到质量分数为2％～10％的铸膜液；

(2)接枝剂溶液制备：将带有R₂结构的卤代化合物接枝剂溶解到溶剂中，得到质量分数为10％～30％的接枝剂溶液；

(3)接枝反应：在步骤(1)的铸膜液中滴加步骤(2)的接枝剂溶液，发生N-取代反应来制备咪唑基团接枝的聚苯并咪唑，反应后冷却至室温，得到反应液；接枝剂与聚苯并咪唑重复单元的摩尔比为0.1:1～1:1；

(4)成膜：将步骤(3)得到的反应液在50℃～80℃下浇铸成膜，干燥，得到薄膜；

(5)吸酸：将步骤(4)所得薄膜在沸水中煮2h～5h，除去残留的溶剂，干燥，60℃～100℃下浸泡于质量分数为85％的磷酸中24h～72h，直至薄膜吸酸饱和，得到所述咪唑型侧链聚苯并咪唑膜。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述带有R₂结构的卤代化合物接枝剂选自：

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述溶剂为极性溶剂，选自二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，接枝反应条件为：在N₂保护下，80℃～120℃反应20-30小时。

6.一种权利要求1所述的咪唑型侧链聚苯并咪唑膜的应用，其特征在于，将其作为质子交换膜，用于燃料电池中。

7.一种提高聚苯并咪唑膜质子传导率和质子传导稳定性的方法，其特征在于，采用权利要求1所述的咪唑型侧链聚苯并咪唑膜，进而提高聚苯并咪唑膜质子传导率和质子传导稳定性。