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基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜及其制备方法技术

技术编号:19064399 阅读:33 留言:0更新日期:2018-09-29 13:50
本发明专利技术涉及基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜及其制备方法,所述的质子交换膜由包括以下重量份含量的组分:含光敏基的磺化聚酰亚胺1份、光引发剂0.005‑0.05份、光引发助剂0.005‑0.05份以及有机溶剂20‑100份;所述的光敏基的磺化聚酰亚胺包括以下组分及摩尔份含量:二酐1份、磺化二胺0.2‑2份、磺化二胺0.2‑2、催化剂0.8‑1.2份以及光敏剂0.2‑10份。与现有技术相比,本发明专利技术的基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜,具有质子传导率高,力学强度高,水解和化学稳定性好的优点,原料来源广泛,制备工艺可控性好,可有效节约生产成本,具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜及其制备方法
本专利技术属于功能高分子材料和电化学
,涉及一种基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜及其制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFCs)是以质子交换膜为电解质的燃料电池,是五种燃料电池中的一种。它是目前世界上最成熟的一种能使氢气与空气中的氧气发生化学反应,生成水并能释放出电能的技术,具有能量效率高、排放低、环境友好等优点。作为燃料电池的核心,电解质的性质直接关系到燃料电池的发电效率、使用寿命等关键性能。而质子交换膜(PEM)的质子传导率、力学性能、尺寸稳定性对PEMFC的性能则有直接的影响。目前,全氟型质子交换膜(如)是市场上质子交换膜的主体,但是其价格的昂贵、制备工艺复杂、膜中质子传导过度依赖水、高温或低湿度下电导率低、甲醇渗漏严重、燃料利用率低、含有大量氟元素,降解时会产生有害物质以及机械强度和尺寸稳定性差以及等缺点限制了它的广泛应用。聚酰亚胺作为一种高性能工程塑料,具有优异的耐热性能和化学稳定性,近来有研究者将磺化聚酰亚胺(SPI)用作燃料电池用质子交换膜,具有良好的导电性和阻醇性能,在微电子、膜分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜,其特征在于,包括以下重量份含量的组分:含光敏基的磺化聚酰亚胺1份、光引发剂0.005‑0.05份、光引发助剂0.005‑0.05份以及有机溶剂20‑100份。

【技术特征摘要】
1.一种基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜,其特征在于,包括以下重量份含量的组分:含光敏基的磺化聚酰亚胺1份、光引发剂0.005-0.05份、光引发助剂0.005-0.05份以及有机溶剂20-100份。2.根据权利要求1所述的基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜,其特征在于,所述的含光敏基的磺化聚酰亚胺包括以下摩尔份含量的组分:二酐1份、磺化二胺0.2-2份,非磺化二胺0.2-2份,卤代光敏剂0.2-10份以及催化剂0.8-1.2份。3.根据权利要求2所述的基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜,其特征在于,所述的二酐包括但不限于1,3,5,8-萘四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸酐、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、环丁烷四甲酸二酐、1,6,7,12-四氯-3,4,9,10-苝四甲酸二酐、双酚A型二醚二酐、1,2,3,4-环戊四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐、2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐或2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜,其特征在于,所述的磺化二胺胺包括但不限于2,2'-二(3-磺酸基苯磺酰基)-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二(3-磺酸基-4-甲基苯磺酰基)-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二(2,4'-二磺酸基联苯-4-砜基)-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二(4-(4-磺酸基苯氧基)-3-磺酸基苯磺酰基)-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二(4-(4-磺酸基苯硫基)-3-磺酸基苯磺酰基)-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二(4-(4-磺酸基苯磺酰基)-5-磺酸基苯磺酰基)-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二(3-(3-磺酸基苯磺酰基)-5-磺酸基苯磺酰基)-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二(4-(亚甲基-4-磺酸基苯基)-3-磺酸基苯磺酰基)-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二(4-(异亚丙基-4-磺酸基苯基)-3-磺酸基苯磺酰基)-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二(4-(六氟异亚丙基-4-磺酸基苯基)-3-磺酸基苯磺酰基)-4,4'-二氨基联苯中的一种或多种。5.根据权利要求2所述的基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜,其特征在于,所述的非磺化二胺的官能度≥4,包括但不限于2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基-4-甲苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-氨基-4-甲苯基)六氟丙烷中的一种或多种。6.根据权利要求2所述的基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜,其特征在于,所述的催化剂包括但不限于三乙胺、乙酸酐或苯甲酸中的一种或几种。7.根据权利要求2所述的基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜,其特征在于,所述的卤代光敏剂包括但不限于3-氯香豆素、6-溴香豆素、6-氯-4-羟基香豆素、3-(溴乙酰基)香豆素、6-溴香豆素-3-甲酸、6-氯-4-羟基香豆素、3-(溴乙酰基)香豆素、6-溴-4-羟基香豆素,或香豆素2、香豆6、4-羟基香豆素、6-羟基香豆素、3-氨基香豆素、香豆素343、3-羟基香豆素、6-羟基香豆素、3-氨基香豆素、香豆素-3-羧酸、7-羟基香豆素、6,7-二羟基香豆素、5,7-二羟基香豆素、4,6-二羟基香豆素、6-羟基-4-甲基香豆素、7-羟基-4-甲基香豆素、4-羟基-6-甲基香豆素、7-羟基香豆素-4-乙酸、4-羟基-3-硝基香豆素、4-羟基-3-硝基香豆素、4-羟基-6-甲基香豆素等的卤代产物中的一种或几种。8.根据权利要求1所述的基于香豆素的光环化交联磺化聚酰亚胺质子交换膜,其特征在于,所述的光引发剂包括但不限于2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-二甲氨基-2-苄...

【专利技术属性】
技术研发人员:潘海燕陈思琦金明常志宏
申请(专利权)人:同济大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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