[发明专利]一种全氟磺酸侧链聚芳醚质子交换膜的制备方法

摘要

本发明的全氟磺酸侧链聚芳醚质子交换膜的制备方法属于质子交换膜的技术领域。以4-碘苯基对苯二酚单体为反应物，经制备含有碘苯侧基取代的聚芳醚类聚合物过程、接枝偶联过程和流延法制膜三个过程，制得全氟磺酸侧链聚芳醚质子交换膜。通过用水合肼体系还原含碘苯取代的二醌的方法制得4-碘苯基对苯二酚单体；由4-碘苯基对苯二酚，对苯二酚和4，4’一二氟二苯酮进行亲核取代路线的缩聚反应并对反应后的聚合物接枝全氟磺酸侧链从而制备出一系列高性能聚芳醚酮质子交换膜材料，再浇注成膜。本发明制备的含碘苯侧基的聚合物进行接枝反应，接枝率高达93%；所制备的质子交换膜有较高的质子传导率。

主权项

一种全氟磺酸侧链聚芳醚质子交换膜的制备方法，以4‑碘苯基对苯二酚单体为反应物，经制备含有碘苯侧基取代的聚芳醚类聚合物过程、接枝偶联过程和流延法制膜三个过程；所述的制备含有碘苯侧基取代的聚芳醚类聚合物过程，以一种双卤素单体、一种双酚单体和4‑碘苯基对苯二酚为反应物，1.05倍反应物摩尔数的无水碳酸钾为成盐剂，3倍于反应物质量的聚合溶剂，溶剂体积50%的脱水剂，放入带有机械搅拌及带水器的三口瓶为反应容器，在氮气保护的条件下，升温至脱水剂沸腾回流，反应1.5~4个小时后，排除共沸脱水剂，升温到160~180℃继续反应4~8个小时；将得到的聚合物溶液倾倒在水中，得到纤维状固体，经过乙醇和水洗涤、真空干燥后，得到含碘苯侧基取代的聚芳醚类聚合物；其中双卤素单体、双酚单体和4‑碘苯基对苯二酚的摩尔比为m∶p∶n，p=0~50%,n=50%~100%,m=n+p；所述的接枝偶联过程，是将含碘苯侧基取代的聚芳醚类聚合物装入放有搅拌子的接枝容器中并用接枝溶剂溶解，再加入物质的量为碘的物质的量4~5倍的铜粉，然后抽真空放高纯氮气再抽真空放高纯氮气，反复2~5次，然后密封，开启搅拌，升温至90~120℃，反应2~4小时；将1，1，2，2一四氟一2一(1，1，2，2一四氟一2一碘乙氧基)乙烷磺酸钾溶于接枝溶剂中，再加入到接枝容器中，其中按物质的量计含碘苯侧基的聚芳醚酮∶1，1，2，2一四氟一2一(1，1，2，2一四氟一2一碘乙氧基)乙烷磺酸钾=1∶1.2；保持90~120℃反应5~8小时，出料至去稀硝酸中，用蒸馏水洗涤，粉碎，水洗3~5遍，过滤烘干，得到含全氟磺酸聚芳醚质子交换膜材料；所述的流延法制膜过程，是先将含全氟磺酸聚芳醚质子交换膜材料溶解在制膜溶剂中，聚合物和溶剂的比例为0.5~2g/10ml，搅拌12小时，浇注成膜；并采用梯度升温的方法进行烘干。