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专利号: 2015106325548
申请人: 江西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 有机高分子化合物;其制备或化学加工;以其为基料的组合物
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于分子组装的磺化聚酰亚胺/聚吡咙复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将四胺单体和四酸单体溶于有机溶剂形成羧酸铵盐溶液,将所述羧酸铵盐溶液与部分磺化聚酰胺酸溶液混合,获得纺丝混合液;

(2)对所述纺丝混合液进行静电纺丝获得复合纳米纤维膜前驱体;

(3)对所述复合纳米纤维膜前驱体进行热处理获得复合纳米纤维膜;

(4)将所述复合纳米纤维膜置于酸溶液中进行质子化处理获得质子化复合纳米纤维膜;

(5)在多聚磷酸的存在下让所述质子化复合纳米纤维膜交联,获得质子化交联复合纳米纤维膜;

(6)用所述纺丝混合液对上述质子化交联复合纳米纤维膜中的缝隙进行填充,再进行二次热处理,置于酸溶液中进行二次质子化,获得磺化聚酰亚胺/聚吡咙复合质子交换膜;

所述部分磺化聚酰胺酸溶液是将二胺单体、二酐单体、催化剂和苯甲酸在有机溶剂中进行混合后获得;所述二胺单体包括磺化二胺、主链含咪唑基团的二胺、侧链含咪唑基团的二胺;所述催化剂包括三甲基胺,三乙基胺,三苯基膦,吡咯,吡啶和喹啉。

2.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的磺化聚酰亚胺/聚吡咙复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,在步骤(6)后还包括将获得的磺化聚酰亚胺/聚吡咙复合质子交换膜在多聚磷酸的存在下进行二次交联。

3.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的磺化聚酰亚胺/聚吡咙复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,所述磺化二胺占全部二胺单体摩尔百分数的10-65%;主链含咪唑基团的二胺占全部二胺单体摩尔百分数的10-60%;侧链含咪唑基团的二胺占全部二胺单体摩尔百分数的5-50%。

4.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的磺化聚酰亚胺/聚吡咙复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,所述主链含咪唑基团的二胺选自下述至少一种:2-氨基-1H-咪唑-5-乙胺、5-(3-氨基丙基)-1H-咪唑-2-胺、2-(4-胺基苯基)-5-胺基苯并咪唑、2,2’-双(4-氨基苯基)-5,5’-联苯并咪唑、2,2’-双(3-氨基苯基)-5,5’-双苯并咪唑、2,2’-双(4-氨基苯基)苯并咪唑、2,2’-双(3-氨基苯基)苯并咪唑。

5.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的磺化聚酰亚胺/聚吡咙复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,所述侧链含咪唑基团的二胺选自下述至少一种:

6.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的磺化聚酰亚胺/聚吡咙复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,所述羧酸铵盐溶液的质量浓度为30-35%;所述部分磺化聚酰胺酸溶液的质量浓度为15-30%;所述羧酸铵盐溶液与所述部分磺化聚酰胺酸溶液的质量之比为(15-50):100。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种基于分子组装的磺化聚酰亚胺/聚吡咙复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂包括:N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、N-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酰三胺、二甲亚砜、二苯砜、环丁砜、间甲酚。

8.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的磺化聚酰亚胺/聚吡咙复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,所述热处理及二次热处理的过程如下:将复合纳米纤维膜前驱体或经过纺丝混合液填充缝隙的质子化交联复合纳米纤维膜在50-100℃范围内任意温度点条件下干燥5-8小时;

接着在氮气或惰性气体的保护下,于100-120℃范围内任意温度点恒温50-90min;

接着在160-200℃范围内任意温度点恒温60-100min;

最后在240-350℃范围内任意温度点真空处理10-30min。

9.根据权利要求1~8任一项所述的制备方法制备而成的磺化聚酰亚胺/聚吡咙复合质子交换膜。