含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽及其制備方法，本發(fā)明涉及兩種含有氨基酚基的苯磺酸磺酸鹽化合物，它要解決現(xiàn)有使用含氨基和羥基的苯磺酸單體聚合得到的離子交換膜或質(zhì)子交換膜的耐熱性差的問(wèn)題。本發(fā)明含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽為3,5-二氨基-2-羥基苯磺酸磺酸鹽和3,5-二氨基-2,6-二羥基苯磺酸磺酸鹽，制備方法是以2,4-二氨基苯酚鹽酸鹽或4,6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽為原料，發(fā)煙硫酸為磺化劑，冰水作為沉淀劑進(jìn)行制備。通過(guò)以上兩種單體合成聚苯并噁唑類(lèi)聚合物，得到的聚合物耐熱性高，使用溫度提高到120℃以上，能夠應(yīng)用此類(lèi)聚合物作為燃料電池的質(zhì)子交換膜使用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及兩種含有氨基酚基的苯磺酸磺酸鹽化合物，具體涉及3，5-二氨基-2-羥基苯磺酸磺酸鹽和3，5- 二氨基-2，6- 二羥基苯磺酸磺酸鹽及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種以含氫燃料與空氣作用產(chǎn)生電力與熱力的燃料電池，以高分子質(zhì)子交換膜為傳導(dǎo)媒介，沒(méi)有任何化學(xué)液體，發(fā)電后產(chǎn)生純水和熱，并且具有轉(zhuǎn)換效率高、啟動(dòng)溫度低和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，從而廣泛應(yīng)用在航天、軍事、能源和交通等領(lǐng)域。其中的高分子質(zhì)子交換膜是固態(tài)高分子電解材料，用以傳送質(zhì)子，且須隔阻電子與氣體通過(guò)，目前廣泛使用的質(zhì)子交換膜是Nafion膜,但Nafion膜存在著高溫和低濕度下質(zhì)子電導(dǎo)率低、甲醇滲透率高和制作困難價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。
[0003]趙亮等人在2009年《化學(xué)學(xué)報(bào)》第9期題目為“新型磺化聚酰亞胺膜的合成與表征”的文獻(xiàn)中記載了以4，4’ - 二(間氨基苯氧基)聯(lián)苯-3，3’ - 二磺酸，2-(對(duì)胺基苯基)苯并噁唑-5-胺和1，4，5，8-萘四甲酸二酐共聚合成含有噁唑環(huán)的聚酰胺，隨著磺化度的增加，質(zhì)子導(dǎo)電率提高，其導(dǎo)電率為5.62 X 10_3S/cm，接近Naf ionl 17的導(dǎo)電率，但其耐熱性能和質(zhì)子導(dǎo)電率有待進(jìn)一步提聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有使用含氨基和羥基的苯磺酸單體聚合得到的離子交換膜或質(zhì)子交換膜的耐熱性差的問(wèn)題，而提供含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽及其制備方法。
[0005]本發(fā)明含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽為3，5-二氨基-2-羥基苯磺酸磺酸鹽，其結(jié)構(gòu)式(I)為:
[0006]
【權(quán)利要求】
1.含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽，其特征在于該含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽為3，5- 二氨基-2-羥基苯磺酸磺酸鹽,其結(jié)構(gòu)式為:
2.含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽，其特征在于該含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽為3，5- 二氨基-2，6- 二羥基苯磺酸磺酸鹽,其結(jié)構(gòu)式為:
3.制備如權(quán)利要求1所述的含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽，其特征在于3，5-二氨基-2-羥基苯磺酸磺酸鹽的制備方法按下列步驟實(shí)現(xiàn): 向反應(yīng)容器中通入氮?dú)?，然后按發(fā)煙硫酸與2，4-二氨基苯酚鹽酸鹽的質(zhì)量比為(5~10):1加入發(fā)煙硫酸和2，4- 二氨基苯酚鹽酸鹽，加熱回流反應(yīng)4~8小時(shí)后降至室溫，再加入冰水，靜置晶體析出，最后經(jīng)過(guò)濾，真空干燥得到3，5- 二氨基-2-羥基苯磺酸磺酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽，其特征在于發(fā)煙硫酸中SO3的質(zhì)量濃度為20%~70%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽，其特征在于冰水中冰的質(zhì)量濃度為60%，冰水的用量是2，4- 二氨基苯酚鹽酸鹽質(zhì)量的20~30倍。
6.制備如權(quán)利要求2所述的含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽，其特征在于3，5-二氨基-2，6- 二羥基苯磺酸磺酸鹽的制備方法按下列步驟實(shí)現(xiàn): 向反應(yīng)容器中通入氮?dú)猓缓蟀窗l(fā)煙硫酸與4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽的質(zhì)量比為(5~10):1加入發(fā)煙硫酸和4，6- 二氨基間苯二酚鹽酸鹽，加熱回流反應(yīng)4~6小時(shí)后降至室溫，再加入冰水，靜置晶體析出，最后經(jīng)過(guò)濾，真空干燥得到3，5- 二氨基-2，6- 二羥基苯磺酸磺酸鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽，其特征在于發(fā)煙硫酸中SO3的質(zhì)量濃度為20%~70%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽，其特征在于冰水中冰的質(zhì)量濃度為60%，冰水的用量是4，6- 二氨基間苯二酚鹽酸鹽質(zhì)量的20~30倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含有氨基和酚基的苯磺酸磺酸鹽，其特征在于靜置3~4天晶體析出。
【文檔編號(hào)】C07C303/06GK103965082SQ201410216497
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】陳向群, 孫秋, 趙樂(lè) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)