【技术实现步骤摘要】
一种适用于中高温燃料电池的结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物质子交换膜及其制备方法
本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种适用于中高温燃料电池的结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物质子交换膜及其制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高效、清洁、安静等特点，在电动汽车、电子设备、家用发电站以及航空航天等领域有着巨大的应用前景，尤其在电动汽车上的应用可以降低人类对石油的依赖程度，对人类的可持续发展，保护环境，具有重大意义。质子交换膜是燃料电池的核心部件之一，燃料电池的发电性能和使用寿命与质子交换膜的性能和稳定性密切相关。从实际应用来看，质子交换膜必须满足如下几方面的要求：1)低成本，2)高质子电导率，3)高力学强度和韧性，4)低溶胀率，尤其是膜平面方向，5)优异化学稳定性，尤其是抗自由基氧化稳定性，6)低燃料和氧气透过率，7)高热稳定性。美国杜邦公司生产的商品名为的全氟磺酸膜是最典型的一种质子交换膜，它具有优异的化学稳定性和较高的质子导电率等优点，但其昂贵的价格、很高的燃料透过率、较低的工作温度(的玻璃化转变...
【技术保护点】
1.一种适用于中高温燃料电池的结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物质子交换膜，其特征在于，所述结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物质子交换膜的化学结构式如下：/n
【技术特征摘要】
1.一种适用于中高温燃料电池的结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物质子交换膜，其特征在于，所述结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物质子交换膜的化学结构式如下：
其中Ar1是二酐单体，Ar2是磺化二胺单体，x＝5-30，m＝5-50，n＝5-100。
2.如权利要求1所述的适用于中高温燃料电池的结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物质子交换膜，其特征在于，所述Ar1型二酐单体包括但不限于以下5种：
所述Ar2型磺化二胺单体包括但不限于以下3种：
3.一种适用于中高温燃料电池的结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1、在氮气保护下向干燥的三颈瓶中依次加入Ar1型二酐单体、脂肪二胺单体、间甲酚、苯甲酸和异喹啉，控制两种单体的摩尔比，且所述Ar1型二酐单体过量，在室温下搅拌一段时间，然后加热到第一温度反应一段时间，进一步升温到第二温度反应一段时间，最后将反应体系冷至室温，再倒入有机溶剂中析出沉淀物，所述析出沉淀物用该有机溶剂反复洗涤、抽滤、真空干燥，制得酸酐封端的聚酰亚胺疏水嵌段预聚物，反应式如下：
步骤2、在氮气保护下向干燥的三颈瓶中依次加入Ar2型磺化二胺单体、间甲酚和三乙胺，室温下搅拌使所述Ar2型磺化二胺单体完全溶解，然后加入1,4,5,8-萘四甲酸二酐(NTDA)、苯甲酸和异喹啉，控制所述Ar2型磺化二胺单体与NTDA的摩尔比，且所述Ar2型磺化二胺单体过量，反应混合物在室温下搅拌一段时间，然后升温到第三温度反应一段时间，再升温到第四温度反应一段时间，生成氨基封端的磺化聚酰亚胺亲水嵌段预聚物溶液，冷至室温，反应式如下：
步骤3、按计量比向步骤2所述三颈瓶中加入步骤1所述酸酐封端的聚酰亚胺疏水嵌段预聚物和间甲酚溶剂，室温下搅拌一段时间，升温至第五温度反应一段时间，然后降温至第六温度再倒入有机溶剂中，析出丝状沉淀物，所述丝状沉淀物用该有机溶剂反复洗涤、抽滤、真空干燥，制得结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物，反应式如下：
步骤4、将步骤3所述结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物溶解于间甲酚中，浇铸制得铸膜，然后进行质子交换，最后洗涤、真空干燥，制得结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物质子交换膜。
4.如权利要求3所述的适用于中高温燃料电池的结晶性磺化聚酰亚胺嵌段共聚物质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤1所述Ar1型二酐单...
【专利技术属性】
技术研发人员：房建华，郭晓霞，童晶晶，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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