专利名称：磺化芳香二羧酸及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种燃料电池技术领域的磺化芳香二羧酸，具体是一种1，3_ (2-磺酸基-5-羧基苯氧基)-4，6- 二磺酸基苯及其制备方法。近年来，磺化聚合物由于其在高分子电解质燃料电池中的应用前景而倍受关注。 通常磺化聚合物可以通过两种途径得到一是将聚合物直接用磺化剂进行磺化，这种方法虽然操作简单，但容易造成磺化度低以及聚合物链的降解，而且聚合物的磺化度不容易控制，因而所得到的磺化聚合物机械性能差；二是将磺化单体在一定条件下聚合，这种方法相对比较复杂，但可以通过选择单体来控制磺化度，并得到具有高分子量的聚合物。磺化二羧酸是合成磺化聚酰胺及磺化聚苯并咪唑的基本原料，通过设计不同结构的磺化二羧酸可以得到综合性能符合实用要求的磺化聚酰胺及磺化聚苯并咪唑。经过对现有技术的检索发现，文献Journal of Polymer Science, Part A Polymer Chemistry2002，40，3703-3710报道了以一种商业化芳香二酸(间苯二甲酸)为原料通过直接磺化反应制备一种磺化芳香二酸的方法，但商业化芳香二酸原料的种类很少， 由这些原料所能制得的磺化芳香二酸的种类非常有限，难以满足日益增长的应用要求。所以，需要不断研究开发新的磺化二羧酸，以适应各种实际需求。此外，单体磺化度越高，聚合所得相应聚合物的磺化度也会更高，进而可以使聚合物某项性能更为突出，比如电导率等。因此对于高磺化度单体的开发研究有着更为重要的
眉、ο
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种磺化芳香二羧酸及其制备方法， 工艺简单，成本低廉，所制备的磺化芳香二羧酸可用于合成磺化聚酰胺及磺化聚苯并咪唑等，进而得到综合性能优良的磺化聚合物，满足实际应用需求。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及一种磺化芳香二羧酸，其结构式为
权利要求
1. 一种磺化芳香二羧酸，其特征在于，其结构式为
2. 一种根据权利要求1所述的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤第一步、将间苯二酚、间卤苯腈以及碳酸钾加入反应器中进行搅拌处理，然后加入有机溶剂并加温反应，得到1，3_ 二(3-氰基苯氧基)苯；第二步、将1，3_ 二(3-氰基苯氧基)苯加到含有强碱的乙二醇溶液中进行水解反应， 再经中和处理得到1，3_ 二(3-羧基苯氧基)苯，即芳香二羧酸；第三步、将1，3_ 二(3-羧基苯氧基)苯加到发烟硫酸中进行磺化反应，经中和过滤处理得到纯净的磺化芳香二羧酸的钙盐。
3.根据权利要求2所述的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征是，所述的加温反应是指在惰性气体保护、机械搅拌条件下，将间苯二酚，间卤苯腈，以及碳酸钾按摩尔比 1:2: 1.5 10加入反应器中，以N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜为溶剂，在120 190°C条件下反应10 40小时，反应物的固含量范围是5% 50%，得到1，3_ 二(3-氰基苯氧基)苯。
4.根据权利要求2或3所述的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征是，所述的间卤苯腈选自间氟苯腈或间氯苯腈或间溴苯腈。
5.根据权利要求2所述的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征是，所述的水解反应是指将1，3_ 二(3-氰基苯氧基)苯加到含有强碱的乙二醇溶液中，其中1，3_ 二(3-氰基苯氧基)苯与强碱的摩尔比为1 3 30，反应液中的固含量为 30%，于150 190°C 水解反应10 40小时。
6.根据权利要求5所述的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征是，所述的强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
7.根据权利要求2所述的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征是，所述是中和处理是指将水解反应所得产物浓缩所得固体用水溶解，然后用无机酸中和至PH = 0 5，得到1， 3-二(3-羧基苯氧基)苯。
8.根据权利要求7所述的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征是，所述的无机酸为盐酸或硫酸。
9.根据权利要求2所述的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征是，所述的磺化反应是指将1，3_ 二(3-羧基苯氧基)苯加到20 50%发烟硫酸中，其中1，3_ 二(3-羧基苯氧基)苯与发烟硫酸的摩尔比为1 4 200，于50 150°C下反应1 30小时。
10.根据权利要求2所述的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征是，所述的中和过滤处理是指将磺化反应的反应液倒入碎冰中，并用碳酸钙进行中和，过滤，取滤液，将得到的滤液进行浓缩，并用丙酮洗涤，所得产物真空干燥，得到纯净的磺化芳香二羧酸的钙盐，即1， 3- 二(2-磺酸基-5-羧基苯氧基)-4，6- 二磺酸基苯的钙盐。
全文摘要
一种燃料电池技术领域的磺化芳香二羧酸及其制备方法，通过将间苯二酚、间卤苯腈以及碳酸钾加温反应得到1，3-二(3-氰基苯氧基)苯；然后将1，3-二(3-氰基苯氧基)苯加到含有强碱的乙二醇溶液中进行水解反应，再经中和处理得到1，3-二(3-羧基苯氧基)苯，再将1，3-二(3-羧基苯氧基)苯加到发烟硫酸中进行磺化反应，经中和过滤处理得到纯净的磺化芳香二羧酸的钙盐。本发明工艺简单，成本低廉，所制备的磺化芳香二羧酸可用于合成磺化聚酰胺及磺化聚苯并咪唑等，进而得到综合性能优良的磺化聚合物，满足实际应用需求。
文档编号C07C309/60GK102241610SQ201110099219
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者印杰, 徐宏杰, 房建华, 盛丽, 赵晶 申请人:上海交通大学