[发明专利]一种磺化全氟聚苯质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种磺化全氟聚苯质子交换膜，其特征在于，结构式如下：

其中m和n代表磺化全氟聚苯的亲水和疏水重复单元的个数，m＝10-30，n＝5-15；

其中Ar₁是商品化或非商品化的单体，代表

其中Ar₂是商品化或非商品化的单体，代表

其中Ar₃是商品化或非商品化的单体，代表

2.根据权利要求1所述的磺化全氟聚苯质子交换膜，其特征在于，所述多氟对氯联苯采用如下合成路线：

其中，k＝2-8，R₁＝H或CF₃，催化剂使用Cu、Ni或者Zn。

3.根据权利要求1所述的磺化全氟聚苯质子交换膜，其特征在于，所述全氟聚苯采用如下合成路线：

其中，k＝2-8，m＝10-30，n＝5-15，R₁＝H或CF₃，R₂＝H、催化剂使用双(1,5-环辛二烯)镍(0)。

4.根据权利要求1所述的磺化全氟聚苯质子交换膜，其特征在于，所述卤代全氟聚苯采用如下合成路线：

其中，k＝2-8，m＝10-30，n＝5-15，R₁＝H或CF₃，R₂＝H、R₃＝H，Br，I，

5.根据权利要求1所述的磺化全氟聚苯质子交换膜，其特征在于，所述磺化全氟聚苯采用如下合成路线：

其中，k＝2-8，m＝10-30，n＝5-15，R₁＝H或CF₃，R₃＝H，Br，I，R₄＝-O-CF₂CF₂-SO₃H，-CF₂CF₂-SO₃H，-CF₂CF₂-O-CF₂CF₂-SO₃H，-CF₂CF₂-O-CF₂CF₂CF₂-SO₃H。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的磺化全氟聚苯质子交换膜，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：

(1)将对氯碘苯和1，4-二溴十二氟己烷作为单体，将其溶于丙酮或三氯甲烷中，充分溶解，再加入过量的镍粉，升温至95℃，反应时间持续24-32h，反应结束后降至常温后反应液在甲醇或异丙醇中析出，重结晶，过滤，烘干，得到对氯十二氟苯；

(2)将对氯十二氟苯和对氯联苯作为单体，将其溶于N-甲基吡咯烷酮中，充分溶解，再加入一定量的双(1，5-环辛二烯)镍，加热至120℃，反应时间持续12-18h，结束后将反应液析出至盐酸/水中，过滤，加入大量甲醇洗涤，烘干，得到淡黄色的全氟聚苯；

(3)将全氟聚苯溶于二氯甲烷中，缓慢加入一溴化碘，升温至50℃，持续4-7h，结束后将溶液倒入异丙醇中，过滤，烘干，得到棕黄色的卤代全氟聚苯；

(4)将卤代全氟聚苯和锌粉溶于二甲基亚砜中，再往里面逐滴滴加5-碘八氟-(3-氧戊烷乙烷)磺酸钠的二甲基亚砜溶液，充分混合后升温至70℃，反应持续20-24h，将反应液冷却后析出至丙酮中，过滤，烘干，得到灰黑色的磺化全氟聚苯。

7.根据权利要求6所述的磺化全氟聚苯质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述磺化全氟聚苯质子交换膜的酸化使用浓盐酸或浓硫酸，制膜工艺使用浇筑法。