[發明專利]有機-無機雜化磺化聚芳醚酮質子交換膜及其制備方法有效
| 申請號: | 201110256321.4 | 申請日: | 2011-08-19 |
| 公開(公告)號: | CN102949943A | 公開(公告)日: | 2013-03-06 |
| 發明(設計)人: | 陳橋;邵芳可;吳剛 | 申請(專利權)人: | 東麗纖維研究所(中國)有限公司 |
| 主分類號: | B01D71/52 | 分類號: | B01D71/52;B01D67/00;C08L71/08;C08K5/549;C08K5/1515;C08K5/41 |
| 代理公司: | 暫無信息 | 代理人: | 暫無信息 |
| 地址: | 226009 江蘇省*** | 國省代碼: | 江蘇;32 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 有機 無機 磺化 聚芳醚酮 質子 交換 及其 制備 方法 | ||
1.一種有機-無機雜化磺化聚芳醚酮質子交換膜,其特征在于:該雜化材料的原料主要由如下質量份的組分組成:
磺化聚芳醚酮??????????100;
低聚倍半硅氧烷????????1~20;
二縮水甘油醚??????????1~20;
其中所述二縮水甘油醚的通式為:
式(1);
其中R1為
2.根據權利要求1所述的質子交換膜,其特征在于:所述磺化聚芳醚酮為磺化聚醚酮、磺化聚醚醚酮、磺化聚醚酮酮、磺化聚醚醚酮酮、磺化聚醚酮醚酮酮、磺化聚醚醚酮砜或磺化聚醚醚酮酮砜中的一種或幾種。
3.根據權利要求1或2所述的質子交換膜,其特征在于:所述磺化聚芳醚酮的磺化度為40-90%。
4.根據權利要求1所述的質子交換膜,其特征在于:所述低聚倍半硅氧烷的通式為
[(R’SiO1.5)m(X’SiO1.5)n]??????式(2);
其中:m≥3,n≥0,12≥m+n≥6,且m+n為偶數;
R’為氫原子、有取代基或無取代基的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為3-10的環烷基、碳原子數為2-6的鏈烯基、碳原子數為3-6的環烯基、芳基、硅烷基、丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基的一種或多種;其中,所述取代基選自于C1~C10的烷基、C3~C10的環烷基、C2~C6的鏈烯基、C3~C6的環烯基、芳基、環氧基、或硅烷基中的一種或多種;
X’為羥基、羧基、鹵素、氟烷基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、腈基、硫醇基、氨基、磺酸基,或者含有羥基、羧基、鹵素、氟烷基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、腈基、硫醇基、氨基或磺酸基的R’基團中的一種或多種。
5.根據權利要求4所述的質子交換膜,其特征在于:所述低聚倍半硅氧烷的通式為
[(R’SiO1.5)m(X’SiO1.5)n]??????????式(2);
其中:m≥3,n≥0,12≥m+n≥6,且m+n為偶數;
R’為氫原子、有取代基或無取代基的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為3-10的環烷基、芳基或硅烷基的一種或多種;其中,所述取代基選自于C1~C10的烷基、C3~C10的環烷基、C2~C6的鏈烯基、C3~C6的環烯基、芳基或硅烷基的一種或多種;
X’為羥基、鹵素、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、硫醇基、氨基、磺酸基,或者含有羥基、鹵素、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、硫醇基、氨基或磺酸基的R’基團中的一種或多種。
6.一種制備權利要求1中所述有機-無機雜化磺化聚芳醚酮質子交換膜的方法,其特征在于:
(1)將磺化聚芳醚酮,低聚倍半硅氧烷和二縮水甘油醚溶解到有機溶劑中,得到磺化聚芳醚酮/低聚倍半硅氧烷/二縮水甘油醚的混合溶液;
(2)將所得到的磺化聚芳醚酮/低聚倍半硅氧烷/二縮水甘油醚的混合溶液在100-250℃下進行0.5~8小時的熱處理,而后經過酸化處理,水洗并烘干得到有機-無機雜化磺化聚芳醚酮質子交換膜;
其中所述二縮水甘油醚的通式為:
式(1);
其中R1為
其中各組分的質量份數為:磺化聚芳醚酮100份;低聚倍半硅氧烷1~20份;二縮水甘油醚1~20份;
所述酸化處理中,酸選自于稀硫酸、稀鹽酸、稀磷酸或稀硝酸中的一種或幾種。
7.根據權利要求6所述的方法,其特征在于:所述磺化聚芳醚酮為磺化聚醚酮、磺化聚醚醚酮、磺化聚醚酮酮、磺化聚醚醚酮酮、磺化聚醚酮醚酮酮、磺化聚醚醚酮砜或磺化聚醚醚酮酮砜中的一種或幾種;磺化聚芳醚酮的磺化度為30-90%。
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