[发明专利]一种氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法

权利要求书

1.一种氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于，具有合成路线如下：

或

或

具有以下制备步骤：

S1，含硝基聚苯并咪唑的合成

在氮气气氛和搅拌条件下，将含硝基的3，4-二氨基苯甲酸单体以及五氧化二磷加入到溶剂A中，将反应物加热到150-220℃，反应时间为1-24小时，冷却后将反应物倒入到溶剂B中析出，然后用NaOH水溶液中和，将所得的产物用溶剂C洗涤直至呈中性，最后将产物在100-200℃下真空干燥12-36小时，得到含硝基聚苯并咪唑；

所述含硝基的3，4-二氨基苯甲酸单体的结构为：

或或

S2，氨基功能化聚苯并咪唑的合成

将得到的含硝基聚苯并咪唑在加热加压催化剂下通过氢气催化加氢反应或在化学还原剂中发生还原反应将硝基还原成氨基，得到氨基功能化聚苯并咪唑；

S3，氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的制备

将氨基功能化聚苯并咪唑溶解到对甲苯磺酸中，浓度为1-5wt%，室温搅拌12-24小时后，在玻璃板上浇注成膜，在180-200℃将对甲苯磺酸蒸发后得到氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜；

所述氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的结构式如下：

或或

S1中，所述溶剂A为多聚磷酸、对甲苯磺酸中的一种；所述溶剂B为去离子水、冰水、乙醇、丙酮中的一种；所述溶剂C为去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于：S1中，所述反应物加热到180-200℃；所述反应时间2-10小时。

3.根据权利要求1所述的一种氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于：S1中，所述NaOH水溶液的浓度为5-20wt%。

4.根据权利要求3所述的一种氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于：S1中，所述NaOH水溶液的浓度为8-15wt%。

5.根据权利要求1所述的一种氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于：S2中，所述加热的温度为20-300℃；所述加压的压力为1×10⁵-2×10⁷帕。

6.根据权利要求5所述的一种氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于：S2中，所述加热的温度为20-200℃。

7.根据权利要求1所述的一种氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于：S2中，所述催化剂为Pd、Pt、Ni、Co中的一种或多种，所述催化剂的用量为含硝基聚苯并咪唑质量的0.1-5wt%。

8.根据权利要求1所述的一种氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于：S2中，所述化学还原剂为金属和酸的混合物，或氯化亚锡和盐酸的混合物中的一种。

9.根据权利要求8所述的一种氨基功能化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述金属为铁或锌的一种，所述酸为稀盐酸，所述铁的摩尔量为含硝基聚苯并咪唑聚合物的2-4倍，所述稀盐酸的浓度为0.5-1mol/L，所述稀盐酸使用的溶剂为乙醇和水的体积比为50%的混合溶液，所述氯化亚锡的摩尔量为含硝基聚苯并咪唑的1-4倍，所述盐酸的浓度为10-12mol/L，所述含硝基聚苯并咪唑聚合物在所述化学还原剂进行还原反应时所用的反应温度为60-90℃。