專利名稱：含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚與磺化聚苯并咪唑的共混膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種高分子材料技術領域的薄膜及其制備方法，具體是一種含三 苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚與磺化聚苯并咪唑的共混膜及其制備方法。
背景技術：
含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚熱穩定性好，化學穩定性高且質子電導率 高，可用做優良的質子交換膜基體材料。其三苯基氧膦基團具有很強的吸水保濕性和與無 機材料或聚合物粘結的特性，在燃料電池領域具有潛在的應用前景。與大多數芳香族聚合物膜類似，該類聚合物膜的溶脹率隨著溫度的升高而顯著增 加，導致膜的機械強度下降，限制了膜的實際應用。一般來講，物理共混、化學交聯和微觀結 構的調整等方法可以有效地降低此類聚合物膜的溶脹率。這些方法能在有效控制膜的溶脹 率的同時仍能保持較高的質子電導率。聚苯并咪唑基聚合物具有優異的性能，可與芳香族聚合物共混，提高其綜合性能。 這是因為聚苯并咪唑(PBI)中的咪唑基團能與酸性或堿性聚合物形成強烈的分子間相互 作用，有利于形成均相的共混物；另一方面，PBI作為一種高性能聚合物，其機械強度高，熱 穩定性和化學性能優越。但PBI與磺化聚合物在某些比例下共混時仍會出現宏觀相分離現 象。而磺化聚苯并咪唑(sPBI)與磺化聚合物之間能產生更強烈的相互作用，更有利于形成 均相的聚合物共混膜，因此，sPBI基共混膜具有更好的應用前景。經過對現有技術的檢索發現，X. H. Ma等在《Journal of membrane science))(膜 科學雜志)(2008 年，310 卷，303 311)上發表的 “Sulfonated poly(arylene thioether phosphine oxide) s copolymers for proton exchange membrane fuel cells，，(用于質 子交換膜的含三苯基氧膦的磺化聚芳硫醚共聚物)，該文報道了含三苯基氧膦結構單元的 磺化聚芳硫醚聚合物的制備及其性能，所述的磺化聚芳硫醚具有熱穩定性好，化學穩定性 高且質子電導率高的優點，可用做優良的質子交換膜基體材料。但是該現有技術中存在明顯的尺寸穩定性問題。聚合物膜在高溫時的電導率雖 高，但其溶脹率過大，導致膜的機械強度和尺寸穩定性下降，限制了膜的實際應用。針對一 些控制聚合物膜溶脹率的方法，本發明提供了一種含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚與 磺化聚苯并咪唑的共混膜及其制備方法，拓展了該技術的應用范疇。
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或 硫醚與磺化聚苯并咪唑的共混膜及其制備方法，能降低膜的溶脹，并保持較高的質子電導 率，同時還能改善膜的綜合性能。本發明是通過以下技術方案實現的本發明涉及一種含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚與磺化聚苯并咪唑的共混膜的制備方法，通過將含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚和磺化聚苯并咪唑分別以 0.1 99. 9 50 50的體積比溶解形成溶液，經過混合均勻后流延成膜得到含三苯基氧 膦基的磺化聚芳醚或硫醚與磺化聚苯并咪唑的共混膜。所述的溶液所用的有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、1-甲 基-2-吡咯烷酮、二甲亞砜、二苯砜或環丁砜中的一種或其混合。所述的含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚，其結構式如下
權利要求
1.一種含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚與磺化聚苯并咪唑的共混膜的制備方 法，其特征在于，通過將含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚和磺化聚苯并咪唑分別以 0.1 99. 9 50 50的體積比溶解形成溶液，經過混合均勻后流延成膜得到含三苯基氧 膦基的磺化聚芳醚或硫醚與磺化聚苯并咪唑的共混膜。
2.一種根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的溶液所用的有機溶劑為N， N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亞砜、二苯砜或環丁砜中 的一種或其混合。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚 或硫醚，其結構式如下其中M為鋰離子、鈉離子、鉀離子、銣離子、銫離子或銨離子；m和η均為自然且1， m+n 彡 10。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征是，所述的Ar1-SO3M的結構式為
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征是，所述的Ar2的結構為
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征是，所述的Ar3為
7.根據權利要求1或3所述的制備方法，其特征是，所述的含三苯基氧膦基的磺化聚芳 醚或硫醚的結構式為
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的磺化聚苯并咪唑的結構式為
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征是，所述的Ar1-SO3M的結構選自以下任意
10.根據權利要求1或8所述的制備方法，其特征是，所述的磺化聚苯并咪唑的結構式為其中
全文摘要
一種高分子材料技術領域的含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚與磺化聚苯并咪唑的共混膜。本發明方法通過將含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚與磺化聚苯并咪唑分別溶解形成溶液，經過混合均勻后澆鑄成膜得到含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚與磺化聚苯并咪唑的共混膜，能降低膜的溶脹，并保持較高的質子電導率，同時還能改善膜的綜合性能。
文檔編號C08J5/18GK102127240SQ201010587900
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者劉迪, 肖谷雨, 顏德岳 申請人:上海交通大學