專利名稱：一種側(cè)鏈型磺化聚苯醚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于側(cè)鏈型磺化聚苯醚技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用醚化反應(yīng)對(duì)溴甲基化聚苯醚進(jìn)行化學(xué)改性制備側(cè)鏈型磺化聚苯醚的方法。
背景技術(shù)：
質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)以其能量轉(zhuǎn)化率高、低溫啟動(dòng)、無污染等顯著優(yōu)點(diǎn)而被視為二十一世紀(jì)的潔凈、高效能源。質(zhì)子交換膜是PEMFC的關(guān)鍵組成部分，主要起著傳導(dǎo)質(zhì)子及隔離燃料與氧化劑的作用。目前常用的質(zhì)子交換膜是美國杜邦公司生產(chǎn)的商品名為Nafion系列的全氟磺酸膜。但由于全氟磺酸膜價(jià)格昂貴，因此開發(fā)新的價(jià)格低廉的質(zhì)子交換膜成為研究的熱點(diǎn)。其中的側(cè)鏈型磺化聚合物由于親水性的磺酸官能團(tuán)位于側(cè)鏈而能同時(shí)具有高的質(zhì)子電導(dǎo)率和良好的耐溶脹性，受到人們的關(guān)注。中國專利申請(qǐng)?zhí)?00810051595. 8公開了一種側(cè)鏈型磺化聚芳醚酮的合成方法及其用作質(zhì)子交換膜的相關(guān)性能，該側(cè)鏈型磺化聚芳醚酮的質(zhì)子電導(dǎo)性能高于美國杜邦公司生產(chǎn)的Nafion膜，但其合成路線長，且需經(jīng)高達(dá)190°C的高溫聚合反應(yīng)。中國專利申請(qǐng)?zhí)?200810065095. X公開了一種磺酸基在側(cè)鏈萘環(huán)上的磺化聚芳醚的合成方法，但同樣存在需
要尚溫聚合的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種側(cè)鏈型磺化聚苯醚及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足。這種側(cè)鏈型磺化聚苯醚可用于制備電導(dǎo)率高、機(jī)械性能好、價(jià)格低廉的質(zhì)子交換膜。本發(fā)明的側(cè)鏈型磺化聚苯醚，其特征在于該聚苯醚的側(cè)鏈含有如下結(jié)構(gòu)式al_al4
所示的磺化芳基醚單元中的一種
權(quán)利要求
1. 一種側(cè)鏈型磺化聚苯醚，其特征在于該聚苯醚的側(cè)鏈含有如下結(jié)構(gòu)式al_al4所示的磺化芳基醚單元中的一種
2.權(quán)利要求1所述側(cè)鏈型磺化聚苯醚的制備方法，其特征在于在按所加入的聚合物質(zhì)量8-50倍的極性非質(zhì)子性溶劑中，將溴甲基官能團(tuán)總物質(zhì)的量為X mol的溴甲基化聚苯醚，與Y mol的醚化試劑和Z mol的堿在25_85°C攪拌反應(yīng)12-36小時(shí)，其中X Y = 1 0.4-1.0，Y Z=I 1.0-1.3 ；將所得溶液倒入水中沉淀后，分離出沉淀物，經(jīng)洗滌、 干燥，即得到側(cè)鏈型磺化聚苯醚產(chǎn)品。
3.如權(quán)利要求2所述側(cè)鏈型磺化聚苯醚的制備方法，特征在于所述極性非質(zhì)子性溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或1-甲基-2-吡咯烷酮中的一種，或幾種的混合物。
4.如權(quán)利要求2所述側(cè)鏈型磺化聚苯醚的制備方法，特征在于所述醚化試劑為下列分子結(jié)構(gòu)式bl-bl4中的一種
5.如權(quán)利要求2 或無水碳酸銫?；郾矫训闹苽浞椒ǎ卣髟谟谒龅膲A為無水碳酸鉀
全文摘要
本發(fā)明公開了一種側(cè)鏈型磺化聚苯醚及其制備方法。特征是在極性非質(zhì)子性溶劑中，將溴甲基官能團(tuán)總物質(zhì)的量為X mol的溴甲基化聚苯醚，與Y mol的醚化試劑和Zmol的堿在25-85℃攪拌反應(yīng)12-36小時(shí)，其中X∶Y＝1∶0.4-1.0，Y∶Z＝1∶1.0-1.3；所得溶液倒入水中沉淀，沉淀物經(jīng)洗滌干燥得到產(chǎn)品。與主鏈磺化聚苯醚相比，本發(fā)明的側(cè)鏈型磺化聚苯醚具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性；可采用溶液涂膜法將該側(cè)鏈型磺化聚苯醚制備成質(zhì)子交換膜，其離子交換容量為1.62mmol/g，在25℃、100％相對(duì)濕度條件下的質(zhì)子電導(dǎo)率為0.071S/cm，與同等測試條件下的商品化全氟磺酸膜的質(zhì)子電導(dǎo)率相當(dāng)。
文檔編號(hào)C08G65/48GK102174192SQ20111005667
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者張正輝, 徐銅文 申請(qǐng)人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)