倍半硅氧烷杂化磺化聚酰亚胺质子交换膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种制备倍半硅氧烷杂化交联磺化聚酰亚胺膜的方法，将磺化二胺单体和非磺化二胺单体加入二酐及催化剂形成反应体系，得到含端酸酐基团的磺化聚酰亚胺溶液；将该磺化聚酰亚胺溶液沉析到溶剂中，洗涤并烘干得到含端酸酐基团的磺化聚酰亚胺；将含端酸酐基团的磺化聚酰亚胺、倍半硅氧烷和催化剂一起溶解，浇注，脱除有机溶剂得到倍半硅氧烷杂化的质子交换膜。本发明提供的质子交换膜具有较大的IEC值，极佳的尺寸稳定性和耐水性，成本低廉，为燃料电池领域提供了一种具工业实用性的质子交换膜。

主权项

一种制备倍半硅氧烷杂化交联磺化聚酰亚胺膜的方法，其特征在于：(1)将磺化二胺单体和非磺化二胺单体溶解到有机溶剂1中，加入二酐及催化剂1形成反应体系，将该反应体系加热至70～100℃反应2～10小时后，升温至170～200℃反应2～30小时，得到含端酸酐基团的磺化聚酰亚胺溶液；其中，有机溶剂1选自于苯酚、间甲酚、或对氯苯酚中的一种或几种，催化剂1选自于三乙胺、一氯乙酸、苯甲酸、羟基苯甲酸、羟基苯磺酸、或氨基苯甲酸中的一种或几种；(2)将所得到的含端酸酐基团的磺化聚酰亚胺溶液沉析到溶剂A中，洗涤并烘干得到含端酸酐基团的磺化聚酰亚胺；其中，所述溶剂A选自于丙酮、乙酸乙酯、乙醇，或甲醇中的一种或几种；(3)将步骤(2)中所得的含端酸酐基团的磺化聚酰亚胺、倍半硅氧烷和催化剂2一起溶解在有机溶剂2中，浇注成平板上，脱除有机溶剂2得到倍半硅氧烷杂化的质子交换膜；其中，有机溶剂2选自间甲酚、N，N‑二甲基甲酰胺、N，N‑二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或N‑甲基‑2‑吡咯烷酮中的一种和几种；催化剂2选自苯甲酸、三乙胺、异喹啉、苯并咪唑、吡啶、甲基吡啶、乙酸酐、三氟乙酸酐、乙酰氯、或氯化亚砜中的一种或几种。