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专利号: 2022117412465
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种含卟啉环支化聚苯并咪唑,其特征在于:所述含卟啉环支化聚苯并咪唑通过如下方法制备:在含五氧化二磷的多聚磷酸中,式I所示的芳香四胺单体中的至少一种、式II所示的二羧酸单体中的至少一种和式III所示的中‑四(4‑羧基苯基)卟吩经缩聚反应得到含卟啉环支化聚苯并咪唑;其中二羧酸单体和中‑四(4‑羧基苯基)卟吩的总摩尔数与芳香四胺单体的摩尔数之比为9‑11:10,中‑四(4‑羧基苯基)卟吩的摩尔量占芳香四胺单体摩尔量的0.1‑3%;

式I中,‑R‑为化学单键、‑CH2‑O‑、‑O‑或‑CO‑;

式II中,A选自①~⑧所示化学结构的一种:

其中2≤n≤18;

式III中,R为

2.如权利要求1所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑,其特征在于:所述缩聚反应按照如下步骤实施:在氮气保护下,将多聚磷酸和五氧化二磷加入带有搅拌桨的反应器中,升温至

80‑120℃搅拌至融化,再将式I所示的芳香四胺单体中的至少一种、式II所示的二羧酸单体中的至少一种和式III所示的中‑四(4‑羧基苯基)卟吩加入,搅拌至溶解后,升温至140‑220℃搅拌反应1‑12h,反应结束后,所得聚合物溶液经后处理得到含卟啉环支化聚苯并咪唑。

3.如权利要求1所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑,其特征在于:所述缩聚反应按照如下步骤实施:在氮气保护下,将多聚磷酸和五氧化二磷加入带有搅拌桨的反应器中,升温至

80‑120℃搅拌至融化,再将一种式I所示的芳香四胺单体A、一种式II所示的二羧酸单体A加入,搅拌至溶解后,升温至120‑160℃预聚合0.5‑2h,然后加入式III所示的中‑四(4‑羧基苯基)卟吩,搅拌至溶解后,升温至140‑180℃搅拌反应0.5‑4h;将体系冷却至100‑140℃,再加入一种式I所示的芳香四胺单体B、一种式II所示的二羧酸单体B,搅拌0.5‑2h后,升温至

140‑220℃搅拌反应1‑24h,反应结束后,所得聚合物溶液经后处理得到含卟啉环支化聚苯并咪唑;

所述二羧酸单体A和二羧酸单体B相同或不同,各自独立选自式II所示的二羧酸单体中的一种;所述芳香四胺单体A和芳香四胺单体B相同或不同,各自独立选自式I所示的芳香四胺单体中的一种。

4.如权利要求3所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑,其特征在于:所述芳香四胺单体A和二羧酸单体A的投料摩尔量为1‑1.1:0.9‑1;所述芳香四胺单体B和二羧酸单体B的投料摩尔量为0.9‑1:1‑1.1。

5.如权利要求3所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑,其特征在于:所述缩聚反应按照如下步骤实施:在氮气保护下,将多聚磷酸和五氧化二磷加入带有搅拌桨的反应器中,升温至

80‑120℃搅拌至融化,再将一种式I所示的芳香四胺单体A、一种式II所示的二羧酸单体A加入,搅拌至溶解后,升温至140‑160℃预聚合0.5‑1h,然后加入式III所示的中‑四(4‑羧基苯基)卟吩,搅拌至溶解后,升温至170‑180℃搅拌反应50‑75min;将体系冷却至100‑140℃,再加入一种式I所示的芳香四胺单体B、一种式II所示的二羧酸单体B,搅拌1‑2h后,升温至

180‑200℃搅拌反应1‑5h,反应结束后,所得聚合物溶液经后处理得到含卟啉环支化聚苯并咪唑。

6.如权利要求1‑5中任一项所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑,其特征在于:所述五氧化二磷在多聚磷酸中质量分数为1‑10%。

7.如权利要求1‑5中任一项所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑,其特征在于:所有单体在含五氧化二磷的多聚磷酸中的总浓度为10‑50mmol/50g。

8.一种含卟啉环支化聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法,包括以下步骤:

将如权利要求1‑5中任一项所述的含卟啉环支化聚苯并咪唑溶解在溶剂中,得1‑

10wt%的均质溶液;然后将均质溶液倒在干净的玻璃板上,于60‑100℃真空干燥24‑48h,得含卟啉环支化聚苯并咪唑质子交换膜。

9.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于:控制含卟啉环支化聚苯并咪唑质子交换膜的厚度为20‑100μm。

10.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于:所述溶剂为二甲基亚砜、N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、N‑甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、四氢呋喃或甲烷磺酸中的一种或两种以上混合。