[发明专利]一种含卟啉环支化聚苯并咪唑和含卟啉环支化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法

权利要求书

1.一种含卟啉环支化聚苯并咪唑，其特征在于：所述含卟啉环支化聚苯并咪唑通过如下方法制备：在含五氧化二磷的多聚磷酸中，式I所示的芳香四胺单体中的至少一种、式II所示的二羧酸单体中的至少一种和式III所示的中-四(4-羧基苯基)卟吩经缩聚反应得到含卟啉环支化聚苯并咪唑；其中二羧酸单体和中-四(4-羧基苯基)卟吩的总摩尔数与芳香四胺单体的摩尔数之比为9-11:10，中-四(4-羧基苯基)卟吩的摩尔量占芳香四胺单体摩尔量的0.1-3％；

式I中，-R-为化学单键(即式I为联苯结构)、-CH₂-O-、-O-(醚键)或-CO-(羰基)；

式II中，A选自①～⑧所示化学结构的一种：

其中2≤n≤18；

式III中，R为

2.如权利要求1所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑，其特征在于：所述缩聚反应按照如下步骤实施：在氮气保护下，将多聚磷酸和五氧化二磷加入带有搅拌桨的反应器中，升温至80-120℃搅拌至融化，再将式I所示的芳香四胺单体中的至少一种、式II所示的二羧酸单体中的至少一种和式III所示的中-四(4-羧基苯基)卟吩加入，搅拌至溶解后，升温至140-220℃搅拌反应1-12h，反应结束后，所得聚合物溶液经后处理得到含卟啉环支化聚苯并咪唑。

3.如权利要求1所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑，其特征在于：所述缩聚反应按照如下步骤实施：在氮气保护下，将多聚磷酸和五氧化二磷加入带有搅拌桨的反应器中，升温至80-120℃搅拌至融化，再将一种式I所示的芳香四胺单体A、一种式II所示的二羧酸单体A加入，搅拌至溶解后，升温至120-160℃预聚合0.5-2h，然后加入式III所示的中-四(4-羧基苯基)卟吩，搅拌至溶解后，升温至140-180℃搅拌反应0.5-4h；将体系冷却至100-140℃，再加入一种式I所示的芳香四胺单体B、一种式II所示的二羧酸单体B，搅拌0.5-2h后，升温至140-220℃搅拌反应1-24h，反应结束后，所得聚合物溶液经后处理得到含卟啉环支化聚苯并咪唑；

所述二羧酸单体A和二羧酸单体B相同或不同，各自独立选自式II所示的二羧酸单体中的一种；所述芳香四胺单体A和芳香四胺单体B相同或不同，各自独立选自式I所示的芳香四胺单体中的一种。

4.如权利要求3所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑，其特征在于：所述芳香四胺单体A和二羧酸单体A的投料摩尔量为1-1.1：0.9-1；所述芳香四胺单体B和二羧酸单体B的投料摩尔量为0.9-1：1-1.1。

5.如权利要求3所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑，其特征在于：所述缩聚反应按照如下步骤实施：在氮气保护下，将多聚磷酸和五氧化二磷加入带有搅拌桨的反应器中，升温至80-120℃搅拌至融化，再将一种式I所示的芳香四胺单体A、一种式II所示的二羧酸单体A加入，搅拌至溶解后，升温至140-160℃预聚合0.5-1h，然后加入式III所示的中-四(4-羧基苯基)卟吩，搅拌至溶解后，升温至170-180℃搅拌反应50-75min；将体系冷却至100-140℃，再加入一种式I所示的芳香四胺单体B、一种式II所示的二羧酸单体B，搅拌1-2h后，升温至180-200℃搅拌反应1-5h，反应结束后，所得聚合物溶液经后处理得到含卟啉环支化聚苯并咪唑。

6.如权利要求1-5中任一项所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑，其特征在于：所述五氧化二磷在多聚磷酸中质量分数为1-10％。

7.如权利要求1-5中任一项所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑，其特征在于：所有单体在含五氧化二磷的多聚磷酸中的总浓度为10-50mmol/50g。

8.一种含卟啉环支化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，包括以下步骤：

将如权利要求1-5中任一项所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑溶解在溶剂中，得1-10wt％的均质溶液；然后将均质溶液倒在干净的玻璃板上，于60-100℃真空干燥24-48h，得含卟啉环支化聚苯并咪唑质子交换膜。