[发明专利]含咪唑基磺化聚酰亚胺共价-离子交联膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种含咪唑基磺化聚酰亚胺共价-离子交联膜的制备方法。将1，4，5，8-萘四羧酸二酐、磺化二胺、普通非磺化二胺、含咪唑基二胺在间甲酚介质中，在三乙胺及苯甲酸存在及氮气保护下共缩聚制得含咪唑基磺化聚酰亚胺，用溶液浇铸法和质子交换制得未共价交联含咪唑基磺化聚酰亚胺膜；然后对其用甲磺酸/五氧化二磷溶液处理，或用磷酸溶液处理，或用含五氧化二磷的多聚磷酸处理，制得含咪唑基磺化聚酰亚胺共价-离子交联膜。本发明所得到的共价-离子交联膜的抗自由基氧化性能大大优于普通不含咪唑基磺化聚酰亚胺交联或未共价交联膜，在燃料电池等领域有着潜在的应用前景。

主权项

1、一种含咪唑基磺化聚酰亚胺共价-离子交联膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将二胺单体与三乙胺、间甲酚、1，4，5，8-萘四羧酸二酐及苯甲酸在氮气保护下搅拌并加热至80℃，在此温度下反应4小时，然后将反应温度升至180℃反应10～20小时，冷却后倒到丙酮中，产生的丝状沉淀物用丙酮洗涤1～3次，然后于真空下烘干，得到三乙胺盐型含咪唑基磺化聚酰亚胺；所述二胺单体为磺化二胺、普通非磺化二胺和含咪唑基二胺，其中，含咪唑基二胺占全部二胺单体摩尔百分数的5～80％，普通非磺化二胺占全部二胺单体摩尔百分数的2～30％，磺化二胺占全部二胺单体摩尔百分数的18～90％；1，4，5，8-萘四羧酸二酐与全部二胺单体的摩尔比为1∶1；1，4，5，8-萘四羧酸二酐与苯甲酸的摩尔比为1∶1～2；磺化二胺与三乙胺的摩尔比为1∶2～4；1，4，5，8-萘四羧酸二酐和全部二胺单体在间甲酚中的总浓度为5～40wt％；(2)将上述得到的含咪唑基磺化聚酰亚胺溶解在有机溶剂中，含咪唑基磺化聚酰亚胺的浓度为1～40wt％，然后浇注在玻璃板或不锈钢板上，于60～150℃下干燥2～20小时，将所形成的膜从玻璃板或不锈钢板上剥离，放在甲醇或丙酮中浸泡1～10小时后，再放在浓度为0.01～1M的稀盐酸或稀硫酸中浸泡5～50小时，将膜取出，用去离子水洗至中性，然后在50～150℃、真空下干燥1～30小时，得到未共价交联含咪唑基磺化聚酰亚胺膜；(3)将未共价交联含咪唑基磺化聚酰亚胺膜浸泡在25～150℃的甲磺酸/五氧化二磷溶液中0.1～50小时，甲磺酸/五氧化二磷溶液中，甲磺酸与五氧化二磷的重量比为100∶1～20；然后将膜用去离子水洗涤至中性，于真空下烘干，得到含咪唑基磺化聚酰亚胺共价-离子交联膜；或者，将未共价交联含咪唑基磺化聚酰亚胺膜浸泡在磷酸溶液中0.1～50小时，然后于真空下130～200℃干燥2～50小时，磷酸溶液中磷酸的浓度为50～100wt％；然后将膜用去离子水洗至中性，于真空下干燥，得到含咪唑基磺化聚酰亚胺共价-离子交联膜；或者，将未共价交联含咪唑基磺化聚酰亚胺膜浸泡在100～200℃的多聚磷酸溶液中1～50小时，多聚磷酸溶液中五氧化二磷的含量为10～90wt％；然后将膜用去离子水洗至中性，于真空条件下烘干，得到含咪唑基磺化聚酰亚胺共价-离子交联膜。