专利名称：用于合成磺化聚合物的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聚合物及其制备方法，具体是一种用于 合成磺化聚合物的磺化芳香二羧酸及其制备方法。
背景技术：
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在聚合物主链上直接接入磺酸基，即直接用 磺化剂进行磺化，这种方法虽然操作简单，但不足之处在于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，使得所得到的磺化聚合物导电率低以及机械性 能差；二是先将单体进行磺化，然后在一定条件下聚合，这种方法合成过程相对有点复杂， 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，Journalof Polymer Science, Part A PolymerChemistry 2002，40，37033710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。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于合成磺化聚合物的磺化芳香 二羧酸及其制备方法，制备所得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，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
本发明涉及用于合成磺化聚合物的磺化芳香二羧酸，其结构如下
权利要求
1.一种用于合成磺化聚合物的磺化芳香二羧酸，其特征在于，其结构为如下
2.根据权利要求1所述的用于合成磺化聚合物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、将芳香二酚、4-卤苯甲腈或3-卤苯甲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1，4_ 二(4-腈基苯氧基)苯、1，4_ 二(3-腈基苯氧 基)苯、1，3_ 二(4-腈基苯氧基)苯或1，3_ 二(3-腈基苯氧基)苯；第二步、将1，4_ 二(4-腈基苯氧基)苯、1，4_ 二(3-腈基苯氧基)苯、1，3_ 二(4-腈基 苯氧基)苯或1，3_ 二(3-腈基苯氧基)苯加到强碱溶液中进行水解反应后，经过中和处理 得到1，4_ 二(4-羧基苯氧基)苯、1，4_ 二(3-羧基苯氧基)苯、1，3_ 二(4-羧基苯氧基) 苯或1，3_ 二(3-羧基苯氧基)苯；第三步、将1，4_ 二(4-羧基苯氧基)苯、1，4_ 二(3-羧基苯氧基)苯、1，3_ 二 G-羧 基苯氧基)苯或1，3_ 二(3-羧基苯氧基)苯加到硫酸中，依次经盐析处理、过滤干燥以及 提纯处理后得到磺化芳香二酸的钠盐。
3.根据权利要求2所述的用于合成磺化聚合物的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征 是，所述的芳香二酚、4-卤苯甲腈或3-卤苯甲腈以及碳酸钾的用量摩尔比为1 2 1.5 10，其中芳香二酚为对苯二酚或间苯二酚中的一种；4-卤苯甲腈为4-氟苯甲腈、4-氯苯 甲腈或4-溴苯甲腈中的一种；3-卤苯甲腈为3-氟苯甲腈、3-氯苯甲腈或3-溴苯甲腈中的 一种。
4.根据权利要求2所述的用于合成磺化聚合物的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征 是，所述的有机溶剂是指N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺或二 甲基亚砜中的一种或其组合。
5.根据权利要求2所述的用于合成磺化聚合物的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征 是，所述的强碱溶液是指氢氧化钾乙二醇溶液或氢氧化钠乙二醇溶液，其中氢氧化钾或氢 氧化钠与1，4_ 二(4-腈基苯氧基)苯、1，4_ 二(3-腈基苯氧基)苯、1，3_ 二(4-腈基苯氧 基)苯或1，3_ 二(3-腈基苯氧基)苯的摩尔比为1 3 30。
6.根据权利要求2所述的用于合成磺化聚合物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在150-190°C水解反应10-48小时，该水解反应的反应物的固含 量为 30%。
7.根据权利要求2所述的用于合成磺化聚合物的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征 是，所述的中和处理是指将水解反应后的反应液倒入去离子水中，然后逐步加入盐酸或硫 酸直至pH = 5。
8.根据权利要求2所述的用于合成磺化聚合物的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征 是，所述的硫酸是指浓度为95 98%的硫酸水溶液。其中1，4_ 二(4-羧基苯氧基)苯、·1，4_ 二(3-羧基苯氧基)苯、1，3_ 二(4-羧基苯氧基)苯或1，3_ 二(3-羧基苯氧基)苯 与硫酸的摩尔比为1 2 200。
9.根据权利要求2所述的用于合成磺化聚合物的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特征 是，所述的盐析处理是指先在30 100°C下反应1 48小时，待反应结束后，将反应混合 物倒入碎冰中降温，同时用氯化钠进行盐析。
10.根据权利要求2所述的用于合成磺化聚合物的磺化芳香二羧酸的制备方法，其特 征是，所述的提纯处理是指将过滤干燥得到的产物溶于二甲基亚砜，经过滤后得到的滤液 经过浓缩及丙酮洗涤后，进一步过滤得到的固体部分进行干燥，得到钠盐。
全文摘要
一种燃料电池技术领域的用于合成磺化聚合物的磺化芳香二羧酸及其制备方法，包括将芳香二酚、4-卤苯甲腈或3-卤苯甲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；经过水解反应后，进行中和处理得到1，4-二(4-羧基苯氧基)苯、1，4-二(3-羧基苯氧基)苯、1，3-二(4-羧基苯氧基)苯或1，3-二(3-羧基苯氧基)苯；最后经盐析处理、过滤干燥以及提纯处理后得到磺化芳香二酸的钠盐。
文档编号C08G73/18GK102140074SQ20101030008
公开日2011年8月3日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者印杰, 徐宏杰, 房建华, 盛丽 申请人:上海交通大学