[发明专利]一种氢键自交联型磺化聚酰亚胺膜及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种氢键自交联型磺化聚酰亚胺膜，其特征在于，包括非端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物与端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物，所述非端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物与端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物之间通过氢键交联，所述非端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物与端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物的质量比为1：0.25~4。

2.根据权利要求1所述的氢键自交联型磺化聚酰亚胺膜，其特征在于，所述非端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物与端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物之间通过氢键无序交联。

3.根据权利要求1或2所述的氢键自交联型磺化聚酰亚胺膜，其特征在于，所述氢键自交联型磺化聚酰亚胺膜的厚度为30～65μm。

4.一种如权利要求1~3中任一项所述的氢键自交联型磺化聚酰亚胺膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）通过高温缩聚法制备非端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物与端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物；

（2）将步骤（1）中制得的非端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物与端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物溶解于有机溶剂中，配制成高分子聚合物溶液，混合搅拌均匀，流延成膜，再经干燥、浸泡、洗涤，即制得所述氢键自交联型磺化聚酰亚胺膜。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，高温缩聚法为将二胺单体与二酐单体进行脱水缩聚反应，且制备所述非端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物与端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物时所用到的二胺单体与二酐单体相同。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述二胺单体为2,2'-双磺酸联苯胺和4,4'-二氨基二苯醚，所述二酐单体为1,4,5,8-萘四甲酸二酐；

所述脱水缩聚反应的具体过程包括以下步骤：（a）在氮气或氩气中，将2,2'-双磺酸联苯胺、间甲基苯酚和三乙胺混合搅拌溶解，加入4,4'-二氨基二苯醚固体物溶解，再加入1,4,5,8-萘四甲酸二酐和苯甲酸，将温度升至70～100℃，反应2～6h，再升温至160～200℃，反应10～30h；（b）反应体系冷却到90℃以下后，加入稀释剂，继续搅拌，待反应体系降温至50℃时，将反应后得到的粘稠溶液倒入沉淀剂中，产生沉淀产物，过滤，得到的固体物用洗涤剂洗3～5次，于60～120℃下真空干燥10～30h，即制得磺化聚酰亚胺高分子聚合物。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（a）中，所述1,4,5,8-萘四甲酸二酐、2,2'-双磺酸联苯胺、4,4'-二氨基二苯醚和苯甲酸的摩尔比为（1.0～16.0）：（0.5～8.0）：（0.6～10.0）：（2.1～34.0）；所述间甲基苯酚和三乙胺的体积比为（7.0～110.0）：（0.16～5.2）；所述步骤（b）中，所述稀释剂为间甲基苯酚，所述沉淀剂为丙酮、甲醇、乙醇或异丙醇中的任一种，所述洗涤剂为丙酮、甲醇、乙醇或异丙醇中的任一种；所述稀释剂间甲基苯酚与三乙胺的体积比为（1.2～20.0）：（0.16～5.2）；所述沉淀剂与粘稠溶液的体积比为（1.0～10.0）：1.0。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，制备所述非端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物时，所述2,2'-双磺酸联苯胺、4,4'-二氨基二苯醚与1,4,5,8-萘四甲酸二酐的摩尔比为1.0：1.0：2.0；制备所述端氨基型磺化聚酰亚胺高分子聚合物时，所述2,2'-双磺酸联苯胺、4,4'-二氨基二苯醚与1,4,5,8-萘四甲酸二酐的摩尔比为1.0：1.25：2.0。