专利名称：含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚与磺化聚苯并咪唑的共混膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种高分子材料技术领域的薄膜及其制备方法，具体是一种含三 苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚与磺化聚苯并咪唑的共混膜及其制备方法。
背景技术：
含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚热稳定性好，化学稳定性高且质子电导率 高，可用做优良的质子交换膜基体材料。其三苯基氧膦基团具有很强的吸水保湿性和与无 机材料或聚合物粘结的特性，在燃料电池领域具有潜在的应用前景。与大多数芳香族聚合物膜类似，该类聚合物膜的溶胀率随着温度的升高而显著增 加，导致膜的机械强度下降，限制了膜的实际应用。一般来讲，物理共混、化学交联和微观结 构的调整等方法可以有效地降低此类聚合物膜的溶胀率。这些方法能在有效控制膜的溶胀 率的同时仍能保持较高的质子电导率。聚苯并咪唑基聚合物具有优异的性能，可与芳香族聚合物共混，提高其综合性能。 这是因为聚苯并咪唑(PBI)中的咪唑基团能与酸性或碱性聚合物形成强烈的分子间相互 作用，有利于形成均相的共混物；另一方面，PBI作为一种高性能聚合物，其机械强度高，热 稳定性和化学性能优越。但PBI与磺化聚合物在某些比例下共混时仍会出现宏观相分离现 象。而磺化聚苯并咪唑(sPBI)与磺化聚合物之间能产生更强烈的相互作用，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应用前景。经过对现有技术的检索发现，X. H. Ma等在《Journal of membrane science))(膜 科学杂志)(2008 年，310 卷，303 311)上发表的 “Sulfonated poly(arylene thioether phosphine oxide) s copolymers for proton exchange membrane fuel cells，，(用于质 子交换膜的含三苯基氧膦的磺化聚芳硫醚共聚物)，该文报道了含三苯基氧膦结构单元的 磺化聚芳硫醚聚合物的制备及其性能，所述的磺化聚芳硫醚具有热稳定性好，化学稳定性 高且质子电导率高的优点，可用做优良的质子交换膜基体材料。但是该现有技术中存在明显的尺寸稳定性问题。聚合物膜在高温时的电导率虽 高，但其溶胀率过大，导致膜的机械强度和尺寸稳定性下降，限制了膜的实际应用。针对一 些控制聚合物膜溶胀率的方法，本发明提供了一种含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚与 磺化聚苯并咪唑的共混膜及其制备方法，拓展了该技术的应用范畴。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或 硫醚与磺化聚苯并咪唑的共混膜及其制备方法，能降低膜的溶胀，并保持较高的质子电导 率，同时还能改善膜的综合性能。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及一种含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚与磺化聚苯并咪唑的共混膜的制备方法，通过将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别以 0.1 99. 9 50 50的体积比溶解形成溶液，经过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与磺化聚苯并咪唑的共混膜。所述的溶液所用的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、1-甲 基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、二苯砜或环丁砜中的一种或其混合。所述的含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚，其结构式如下
权利要求
1.一种含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚与磺化聚苯并咪唑的共混膜的制备方 法，其特征在于，通过将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别以 0.1 99. 9 50 50的体积比溶解形成溶液，经过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与磺化聚苯并咪唑的共混膜。
2.一种根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的溶液所用的有机溶剂为N， N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、二苯砜或环丁砜中 的一种或其混合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚 或硫醚，其结构式如下其中M为锂离子、钠离子、钾离子、铷离子、铯离子或铵离子；m和η均为自然且1， m+n 彡 10。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是，所述的Ar1-SO3M的结构式为
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是，所述的Ar2的结构为
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是，所述的Ar3为
7.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征是，所述的含三苯基氧膦基的磺化聚芳 醚或硫醚的结构式为
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的磺化聚苯并咪唑的结构式为
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征是，所述的Ar1-SO3M的结构选自以下任意
10.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征是，所述的磺化聚苯并咪唑的结构式为其中
全文摘要
一种高分子材料技术领域的含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚与磺化聚苯并咪唑的共混膜。本发明方法通过将含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚与磺化聚苯并咪唑分别溶解形成溶液，经过混合均匀后浇铸成膜得到含三苯基氧膦基的磺化聚芳醚或硫醚与磺化聚苯并咪唑的共混膜，能降低膜的溶胀，并保持较高的质子电导率，同时还能改善膜的综合性能。
文档编号C08J5/18GK102127240SQ201010587900
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者刘迪, 肖谷雨, 颜德岳 申请人:上海交通大学