[发明专利]磺化聚苯并咪唑‑聚酰亚胺嵌段共聚物复合膜及其制备

摘要

本发明涉及磺化聚苯并咪唑‑聚酰亚胺嵌段共聚物复合膜及其制备，制备时，采用溶液缩聚法以四胺、二酸为单体，加入封端剂制备氨基封端的聚苯并咪唑，采用溶液缩聚法以二酐、二胺为单体制备酸酐封端的聚酰亚胺，将聚苯并咪唑嵌段、聚酰亚胺嵌段在高温下缩聚合成了聚苯并咪唑‑聚酰亚胺嵌段共聚物，后经磺化反应，合成得到长侧链型磺化聚苯并咪唑‑聚酰亚胺嵌段共聚物。与现有技术相比，本发明既保留了sPBI本身的优良的质子传导率，尤其是无水状况下的质子传导率，通过PI的加入来改善sPBI的成膜性，制备工艺可控性好，原料来源广泛，工艺条件温和，可有效节约生产成本，具有很好的应用前景。

主权项

磺化聚苯并咪唑‑聚酰亚胺嵌段共聚物复合膜的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤(1)：将多聚磷酸加入至反应容器中，通入惰性气体，边搅拌边加入四胺，继续搅拌直至四胺均匀地分散溶解在多聚磷酸中，再加入二酸、封端剂及吸水剂，随后升温至200‑210℃，恒温反应18‑22小时，反应结束后，待反应体系温度冷却至140‑150℃，转移至去离子水中，反复洗涤，去除多聚磷酸，接着转移至碱性溶液中，搅拌反应12‑24小时，之后用去离子水反复洗涤，除去碱，经真空干燥，即制得磺化聚苯并咪唑；步骤(2)：在另一个完全干燥的反应容器中，加入二胺和N‑甲基吡咯烷酮，通入惰性气体，搅拌直至二胺完全溶解，再加入二酐及催化剂，于室温下搅拌8‑10小时后，加热至210‑220℃，使溶剂回流，反应10‑12小时，制得聚酰亚胺；步骤(3)：在步骤(2)的基础上，将反应体系降温至100℃，而后加入PBI和催化剂，再升温至210‑220℃使溶剂回流，反应18‑20小时，待反应结束后，降温至100℃，将产物缓慢倾倒入丙酮中，反复洗涤，除去催化剂和溶剂，后经真空干燥，即制得聚苯并咪唑‑聚酰亚胺嵌段共聚物；步骤(4)：将步骤(3)制得的聚苯并咪唑‑聚酰亚胺嵌段共聚物溶解在有机溶剂中，加入催化剂，抽真空，加热至75‑90℃，使聚苯并咪唑‑聚酰亚胺嵌段共聚物完全溶解，反应2‑3小时，再加入磺化剂，随后升温至100℃，反应20‑24小时，待反应结束后，冷却至室温，将产物加入到丙酮中沉淀，过滤，保留滤渣，后经洗涤、干燥，制得磺化聚苯并咪唑‑聚酰亚胺嵌段共聚物；步骤(5)：将步骤(4)制得的磺化聚苯并咪唑‑聚酰亚胺嵌段共聚物溶解于有机溶剂中，于75‑85℃下直接浇铸成聚合物膜，将聚合物膜于75‑85℃下用醇洗涤20‑24小时，然后再用酸溶液洗涤20‑24小时，后经烘干，即制得所述的磺化聚苯并咪唑‑聚酰亚胺嵌段共聚物复合膜。