[发明专利]一种高交联高磺化度磺化芳香嵌段聚合物膜的制备及应用

权利要求书

1.一种高交联高磺化度磺化芳香嵌段聚合物，其特征在于，包括如[I]所示的结构式：

其中，R为乙烯，丁烯，苯乙烯或对苯二甲氧基的一种或多种单体组合，M为烷基、芳基或卤代芳基，x＝100～600，y＝0～300，z＝0～300，m＝0～600，n＝0～10。

2.一种高交联高磺化度磺化芳香嵌段聚合物膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将嵌段聚合物溶于1,2-二氯乙烷溶液中，配制成质量分数为0.5～10％的聚合物溶液，然后加入质量分数为10～30％助溶剂，再加入质量分数为0.1～20％的磺化剂，反应后将磺化产物沉淀出，再用去离子水洗涤至中性，最后在真空烘箱中烘干至恒重，得到干燥好的磺化芳香嵌段聚合物；

然后将磺化芳香嵌段聚合物、铸膜液溶剂配制成质量分数为1～20％的磺化芳香嵌段聚合物溶液，完全溶解后，在聚四氟乙烯板上进行浇筑成膜；

b.在1,2-二氯乙烷或丙酮中加入交联剂，配制质量分数为0.5～30％的交联剂溶液，再加入质量分数为0.001～10％的催化剂；

将步骤a中得到的磺化芳香嵌段聚合物膜浸没于该交联剂溶液中，先预交联，再继续交联；最后用稀硫酸与去离子水洗去膜表面的杂质即得到苯环交联型磺化芳香嵌段聚合物；

所述步骤a中，嵌段聚合物为聚苯乙烯类二嵌段聚合物、聚苯乙烯三嵌段聚合物、聚苯乙烯四嵌段聚合物、聚苯乙烯五嵌段聚合物、聚苯乙烯六嵌段聚合物或聚苯乙烯七嵌段聚合物中一种；

所述聚苯乙烯二嵌段聚合物包括聚苯乙烯-丁烯、聚苯乙烯-乙烯、聚苯乙烯-二乙烯基苯或聚联苯乙烯-对苯二酚中的一种；

所述聚苯乙烯三嵌段聚合物包括聚苯乙烯-丁烯-聚苯乙烯、聚苯乙烯-乙烯-苯乙烯、聚苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯、聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯或聚苯乙烯-对苯二酚-苯乙烯中的一种；

所述聚苯乙烯四嵌段聚合物包括聚苯乙烯-异丁烯-乙烯-苯乙烯、聚苯乙烯-乙烯-苯乙烯-丁烯或聚苯乙烯-二乙烯基苯-乙烯-苯乙烯中的一种；

所述聚苯乙烯五嵌段聚合物包括聚苯乙烯-丁烯-苯乙烯-乙烯-苯乙烯、聚苯乙烯-乙烯-对苯二酚-乙烯-苯乙烯或聚苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯-乙烯-苯乙烯中的一种；

所述聚苯乙烯六嵌段聚合物包括聚苯乙烯-丁烯-苯乙烯-乙烯-苯乙烯-乙烯、聚苯乙烯-乙烯-苯乙烯-丁烯-对苯二酚-苯乙烯或聚乙烯-苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯-乙烯-苯乙烯中的一种；

所述聚苯乙烯七嵌段聚合物包括聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、聚苯乙烯-乙烯-苯乙烯-丁烯-苯乙烯-对苯二酚-苯乙烯或聚乙烯-苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯-乙烯-苯乙烯-丁烯中的一种；

所述步骤b中，交联剂为二甲氧基甲烷、1,4-二甲氧基苯或四氟对苯二甲醇；所述催化剂为无水三氯化铁、无水三氯化铝、无水四氯化锡或无水二氯化锌。

3.根据权利要求2所述的一种高交联高磺化度磺化芳香嵌段聚合物膜的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，将芳香嵌段聚合物、铸膜液溶剂配制成质量分数为1～20％的嵌段聚合物溶液，完全溶解后，在聚四氟乙烯板上进行浇筑成嵌段聚合物膜；

将嵌段聚合物膜浸渍于质量分数为0.1～20％的磺化剂中，反应后将得到的磺化膜用去离子水洗涤至中性，得到磺化芳香嵌段聚合物膜。

4.根据权利要求2或3所述的一种高交联高磺化度磺化芳香嵌段聚合物膜的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，在20～60℃下加入助溶剂；再加入磺化剂，在25～60℃下反应1～72h；得到干燥好的磺化芳香嵌段聚合物。

5.根据权利要求2或3所述的一种高交联高磺化度磺化芳香嵌段聚合物膜的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，助溶剂为环己烷、环庚烷或甲苯中的一种；磺化剂为乙酰磺酸酯、发烟硫酸或三氧化硫中的一种；铸膜液溶剂为四氢呋喃、甲苯、己醇、1,2-二氯乙烷或三氯甲烷中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的一种高交联高磺化度磺化芳香嵌段聚合物膜的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，将磺化芳香嵌段聚合物膜浸没于交联剂中，先在25～50℃下预交联1～10h，再在70～80℃下继续交联2～24h。