含氨基-磺酸基复合型质子传导膜材料及其制备方法

摘要

本发明的含氨基-磺酸基复合型质子传导膜材料及其制备方法属于高分子材料的技术领域。复合型质子传导膜材料由氨基苯侧基聚醚醚萘酮与磺化聚合物组成；磺化聚合物最好是含氟的磺化聚醚醚酮聚合物。利用亲核缩聚反应合成一种性能优良的含氨基侧基的聚醚醚萘酮类聚合物，再与磺化聚合物混合得到用于质子传导膜燃料电池的质子传导膜。本发明由于氨基与磺酸基的分子间作用力降低了质子传导膜的吸水率，从而降低了膜的溶胀性；同时由于引入的萘环结构，增强了材料的机械性能，特别是在干态时有很好的韧性；并为以后制备出高温低湿条件下质子传导膜提供必要基础。

主权项

一种含氨基‑磺酸基复合型质子传导膜材料，其特征是，由氨基苯侧基聚醚醚萘酮与磺化聚合物组成；其中氨基苯侧基聚醚醚萘酮与磺化聚合物的质量比为0.05～0.2∶1；所述的氨基苯侧基聚醚醚萘酮聚合物，是以4‑氨基苯基对苯二酚单体与等摩尔的1，4‑二(4‑氟苯羰基)萘单体为反应物，与4‑氨基苯基对苯二酚的1.05倍的无水碳酸钾、4倍于反应物质量的溶剂、溶剂体积20％的共沸脱水剂放入装有机械搅拌和带水器的容器中，通氮气，升温到共沸脱水剂回流，反应1.5～4小时，排除共沸脱水剂，升温到170～195℃继续反应4～9小时；将得到的聚合物溶液在去离子水中析出，经粉碎，洗涤，干燥，得到的氨基苯侧基聚醚醚萘酮聚合物；所述的磺化聚合物是含氟的磺化聚醚醚酮；含氟的磺化聚醚醚酮的制备过程是，在装有搅拌器、导气管、分水器和冷凝管的容器中，加入m mol的4，4’‑二氟二苯酮或十氟联苯或六氟代苯、n mol的1，4‑二(3‑磺酸钠基‑4‑氟‑苯甲酰基)苯、m+n mol的六氟双酚A或双酚A或对苯二酚，m+n mol的碳酸钾成盐剂，二甲亚砜、N‑甲基吡咯烷酮、环丁砜或N，N‑二甲基乙酰胺为溶剂，体系中固含量按质量计为20～40％，加溶剂体积1/2的甲苯为带水剂，在140℃带水2～4小时，然后蒸出甲苯，在150～190℃反应4～8小时；将反应混合物倒入水或丙酮中，得到粗产品用粉碎机粉碎、过滤；再用乙醇煮沸、回流、过滤，重复5～6次；再用蒸馏水煮沸、过滤，重复5～6次；在烘箱中烘干，得到含氟的磺化聚醚醚酮聚合物。