[发明专利]一类侧链含柔性磺酸离子簇结构聚芳醚腈质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一类侧链含柔性磺酸离子簇结构聚芳醚腈质子交换膜，其特征在于：所述的聚芳醚腈质子交换膜的磺化结构单元中同时含有腈基和侧链柔性磺酸离子簇结构，其结构式为

其中m表示磺化结构单元的数量，n表示非磺化结构单元的数量，m:n在0.20:0.80～0.44:0.56之间，重复结构单元m+n＝60～100。

2.如权利要求1所述的侧链含柔性磺酸离子簇结构聚芳醚腈质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤为：

(1)氮气保护下，在三口烧瓶中分别加入1份的活性双氟腈单体、x份的二胺基双酚单体和1-x份的联苯二酚单体，加入溶剂和碱性催化剂碳酸钾，利用氮气流带水，在130～150℃搅拌反应3～6h后结束反应，将反应物倒入乙醇中沉降，进一步过滤、洗涤，即可得到纤维状的含胺基结构聚芳醚腈聚合物；其中，x＝0.20～0.44；

(2)氮气保护下，将含胺基结构的聚芳醚腈聚合物溶于溶剂中，加入催化剂氢化钠和磺化试剂1,4-丁烷磺内酯，在30～50℃下搅拌反应3～6h后，结束反应，将反应物倒入异丙醇中沉降，进一步过滤、洗涤，即可得到侧链含磺酸钠盐结构的聚芳醚腈聚合物；

(3)将侧链含磺酸钠盐结构的聚芳醚腈聚合物溶于二甲基亚砜溶剂中，配成浓度为5wt％的聚合物溶液，在平板玻璃上涂膜，在烘箱中干燥24小时后，剥离、并经硫酸酸化置换，即可得到侧链含柔性磺酸离子簇结构的聚芳醚腈质子交换膜。

3.根据权利要求2所述的制备侧链含柔性磺酸离子簇结构聚芳醚腈质子交换膜的方法，其特征在于：步骤(1)所述的活性双氟腈单体和二胺基双酚单体分别为2,6-二氟苯腈和3,3-二羟基联苯二胺。

4.根据权利要求2所述的制备侧链含柔性磺酸离子簇结构聚芳醚腈质子交换膜的方法，其特征在于：步骤(1)所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮或N,N-二甲基乙酰胺，其用量为三种单体总质量的5～9倍；碱性催化剂碳酸钾用量为双氟腈单体物质量的1.0～1.3倍。

5.根据权利要求2所述的制备侧链含柔性磺酸离子簇结构聚芳醚腈质子交换膜的方法，其特征在于：步骤(2)所述的溶剂为二甲基亚砜，其用量是含胺基结构聚芳醚腈聚合物质量的20～30倍；所述催化剂氢化钠用量是含胺基结构聚芳醚腈聚合物中胺基的物质量的4～6倍。