[发明专利]一种磺化聚芳醚酮改性方法及制备聚合物电解质材料方法

权利要求书

1.一种磺化聚芳醚酮的改性方法，其特征在于，该方法将磺化聚芳醚酮溶于溶剂中，得到质量百分比为3～25％的溶液；称取聚合物溶液，通入惰性气体，开启搅拌，在10～50℃温度下缓慢加入还原剂；所述磺化聚芳醚酮与还原剂的质量比为120∶1～40；在惰性气氛中使反应体系保持在30～150℃继续反应3～24小时，过滤后将滤液浓缩并真空干燥得到还原产物，溶于溶剂，配制成质量百分比为5～20％溶液，得到还原改性后的磺化聚芳醚酮溶液；

所述溶剂为丙酮、甲醇、乙醇、水、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二苯砜、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种的混合物；

所述还原剂为锌粉、镁粉、还原铁粉/HCl、SnCl₂/HCl、氢化铝锂、硼氢化钠、水合肼/Pd/C中的任意一种。

2.一种磺化聚芳醚酮制备聚合物电解质材料的方法，其特征在于，该方法步骤如下：

(1)聚合物的还原改性

将磺化聚芳醚酮溶于溶剂中，得到质量百分比为3～25％的溶液；称取聚合物溶液，通入惰性气体，开启搅拌，在10～50℃温度下缓慢加入还原剂；所述磺化聚芳醚酮与还原剂的质量比为120∶1～40；在惰性气氛中使反应体系保持在30～150℃继续反应3～24小时，过滤后将滤液浓缩并真空干燥得到还原产物，并溶于溶剂，配制成质量百分比为5～20％磺化聚芳醚酮溶液备用；

所述溶剂为丙酮、甲醇、乙醇、水、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二苯砜、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种；

所述还原剂为锌粉、镁粉、还原铁粉/HCl、SnCl₂/HCl、氢化铝锂、硼氢化钠、水合肼/Pd/C中的任意一种或几种的混合物；

(2)聚合物的交联制膜

取步骤(1)制备的还原改性后的磺化聚芳醚酮溶液，在惰性气体保护下加入催化剂和交联剂，磺化聚芳醚酮、催化剂及交联剂的质量比例为100∶(0-40)∶(0-50)；控制温度在0～50℃搅拌混合0.5～8小时得制膜液；将制膜液涂于基板上制膜，经40～180℃程序升温处理除去溶剂，并在成膜过程中完成交联反应；冷至室温脱膜，并在稀硫酸溶液浸泡24小时，反复水洗，晾干后得到交联的聚合物电解质膜材料；

所述交联剂为多元醛或多元羧酸；所述催化剂为酸催化剂或碱催化剂。

3.根据权利要求2所述的一种磺化聚芳醚酮制备聚合物电解质材料的方法，其特征在于，所述多元醛为乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛中的任意一种或几种。

4.根据权利要求2所述的一种磺化聚芳醚酮制备聚合物电解质材料的方法，其特征在于，所述多元羧酸为草酸、丙二酸、丁二酸、丁烯二酸、间苯二酸、对苯二酸、偏苯三酸中的任意一种或几种。

5.根据权利要求2所述的一种磺化聚芳醚酮制备聚合物电解质材料的方法，其特征在于，所述酸性催化剂为盐酸、硫酸、硝酸、甲烷磺酸、三氟甲基磺酸、三氟乙酸、全氟磺酸中的任意一种或几种。

6.根据权利要求2所述的一种磺化聚芳醚酮制备聚合物电解质材料的方法，其特征在于，所述碱性催化剂为NaOH、KOH、Na₂CO₃、K₂CO₃、吡啶、三甲基胺、三乙基胺中的任意一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种磺化聚芳醚酮的改性方法或者根据权利要求2所述的一种磺化聚芳醚酮制备聚合物电解质材料的方法，其特征在于，所述磺化聚合物是指在分子链上含有磺酸取代基的聚芳醚酮，其磺酸取代基位于与醚键相邻的芳环或位于与羰基相连的芳环上；所述磺化聚芳醚酮的制备为通过将聚芳醚酮用H₂SO₄、SO₃、氯磺酸磺化剂磺化改性得到，或者通过以含磺酸取代基的单体直接聚合得到；所述聚芳醚酮典型分子结构如下所示：