专利名称：一种含脂肪族酰亚胺结构的侧链磺酸化聚酰亚胺及其制备方法
技术领域：
本发明涉及聚合物及其制备领域，尤其涉及一种含脂肪族酰亚胺结构的侧链磺酸化聚酰亚胺及其制备方法。
背景技术：
质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其能量转化率高、低温启动、无污染等显著优点而被视为二十一世纪的洁净、高效能源。质子交换膜是PEMFC的关键组成部分，主要起着传导质子及隔离燃料与氧化剂的作用。目前常用的质子交换膜是美国杜邦公司生产的Nafion系列全氟磺酸膜，但是全氟磺酸膜价格昂贵，因此开发新的价格低廉的质子交换膜成为研究的热点。其中侧链磺酸化的聚酰亚胺由于酰亚胺结构间强的相互作用而具有良好力学性能与耐溶胀性能，因此受到人们的关注。文献中侧链磺酸化的聚酰亚胺通常由芳香二胺单体及侧链磺化芳香二胺单体与二酐单体进行聚酰亚胺化缩聚反应而得至丨』(如 YIN Y，FANG Jj WATARI T，et al.Synthesis and properties of highlysulfonated proton conducting polyimides from bis(3-sulfopropoxy)benzidinediamines[J].Journal of Materials Chemistry,2004，14(6):1062-1070 ;YASUDAT，LI Y，MIYATAKE K，et al.Synthesis and properties of polyimides bearing acidgroups on long pendant aliphatic chains[J].Journal of Polymer Science PartA:Polymer Chemistry，2006，44(13):3995-4005.)，特别是近年来 Watanabe M.等发现由脂肪胺与羧酸酐缩合反应所形成的酰亚胺结构具有更强的耐水解性(WATANABE M，ASANON，AOKI Mj et al.Aliphatic/aromatic polyimide ionomers as a proton conductivemembrane for fuel cell applications[J].Journal of the American ChemicalSociety, 2006，128 (5): 1762-1769.)，而且实验证明由含脂肪族酰亚胺结构的侧链磺酸化聚酰亚胺所制备的质子交换膜用于质子交换膜燃料电池中具有良好的功率性能与长时间运行的稳定性(大于5000小时)，反应式及所合成的含脂肪族酰亚胺结构的侧链磺酸化聚酰亚胺的结构式如下:
权利要求
1.一种式I所示的含脂肪族酰亚胺结构的侧链磺酸化聚酰亚胺:
2.根据权利要求1所述的含脂肪族酰亚胺结构的侧链磺酸化聚酰亚胺，其特征在于，所述二酰亚胺化合物形成的取代基为式a 式f所示的取代基中的一种或多种:
3.一种权利要求1所述的含脂肪族酰亚胺结构的侧链磺酸化艮酰亚胺的制备方法，其特征在于，将含酰亚胺结构的二元脂肪羧酸单体、侧链磺化单体及酸性溶剂加入反应瓶中聚合得到式I所示的侧链磺酸化的聚酰亚胺。
4.一种阳离子交换膜，其特征在于，使用权利要求1所述的含脂肪族酰亚胺结构的侧链磺酸化聚酰亚胺制备而成。
全文摘要
本发明提供了一种含脂肪族酰亚胺结构的侧链磺酸化聚酰亚胺，这种侧链磺酸化的聚酰亚胺能够用于制备电导率高、机械性能好、价格低廉的质子交换膜。本发明还提供了一种含脂肪族酰亚胺结构的侧链磺酸化聚酰亚胺的制备方法；另外还提供了一种质子交换膜。
文档编号C08G61/12GK103087297SQ201310025159
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者徐铜文, 张正辉 申请人:中国科学技术大学