[发明专利]环氧交联磺化聚芳醚酮质子交换膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种制备环氧交联磺化聚芳醚酮质子交换膜材料的方法，包括如下步骤：

1)在惰性气氛中，将磺化聚芳醚酮聚合物与还原剂于溶剂中进行反应，得到羟 基功能化的磺化聚芳醚酮；

所述步骤1)中，所述磺化聚芳醚酮聚合物为分子链上含有磺酸取代基的聚芳醚 酮，所述聚芳醚酮为聚合物主链上含有羰基及醚键的芳香族聚合物；所述溶剂选自丙 酮、甲醇、乙醇、水、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二苯砜、 环丁砜和N-甲基吡咯烷酮的至少一种；所述还原剂选自锌粉、镁粉、铁粉、SnCl₂、 氢化铝锂、硼氢化钠、硼氢化钠的水溶液和水合肼/Pd/C中的至少一种；所述惰性气 氛为氮气气氛；

2)在催化剂存在的条件下，将所述羟基功能化的磺化聚芳醚酮的有机溶液与环 氧树脂混匀得到制膜液，将所述制膜液涂覆于基板上，在80-120℃保持4-10小时后再 在140-160℃保持8-24小时后，得到所述环氧交联磺化聚芳醚酮质子交换膜材料；

所述步骤2)中，所述催化剂选自三甲基胺、三乙基胺、三苯基磷、吡咯、吡啶 和喹啉中的至少一种；所述环氧化合物选自双酚A型环氧树脂、含磷环氧树脂、1，4- 丁二醇二缩水甘油醚、4，4′-二氨基二苯甲烷四缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、 P-(2，3-环氧丙氧基)-N，N-二(2，3-环氧丙基)苯胺、季戊四醇缩水甘油醚、3，3′，5，5′- 四甲基联苯双酚二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、1，4-二(2′，3′-环氧丙基)全 氟丁烷、双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯、1，4-双[(缩水甘油氧)甲基]环己烷、 四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、环己烷-1，2-二羧酸二缩水甘油酯和4，5-环氧四氢邻苯 二甲酸二缩水甘油酯中的至少一种；所述羟基功能化的磺化聚芳醚酮的有机溶液的质 量百分比浓度为5-20％；所述羟基功能化的磺化聚芳醚酮的有机溶液中，有机溶剂选 自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤1)中，所述聚芳醚酮选自聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚醚酮酮、 聚醚酮醚酮酮、聚醚醚酮砜和聚醚醚酮酮砜中的至少一种；所述还原剂为硼氢化钠和 硼氢化钠水溶液中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述硼氢化 钠的水溶液的质量百分浓度为5-50％；

所述步骤2)中，所述羟基功能化的磺化聚芳醚酮的有机溶液的质量百分比浓度 为10％。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述硼氢化钠的 水溶液的质量百分浓度为5-20％。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述磺化聚 芳醚酮聚合物的磺化度为30-90％；所述磺化聚芳醚酮聚合物与还原剂的质量比为120∶ 1-40∶1；

所述磺化聚芳醚酮聚合物在所述溶胶中的质量百分比浓度分别为5-20％；所述还 原剂在所述溶胶中的质量百分比浓度为0.04-0.25％；

所述步骤2)中，所述催化剂、所述羟基功能化的磺化聚芳醚酮的有机溶液与环 氧树脂的质量比为1-3∶1000-3000∶80-120。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征 在于：所述步骤1)中，所述磺化聚芳醚酮聚合物的磺化度为30-90％；所述磺化聚芳 醚酮聚合物与还原剂的质量比为120∶1-40∶1；

所述磺化聚芳醚酮聚合物在所述溶胶中的质量百分比浓度分别为5-20％；所述还 原剂在所述溶胶中的质量百分比浓度为0.04-0.25％；

所述步骤2)中，所述催化剂、所述羟基功能化的磺化聚芳醚酮的有机溶液与环 氧树脂的质量比为1-3∶1000-3000∶80-120。