專(zhuān)利名稱(chēng)：磺化芳香二羧酸及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種燃料電池技術(shù)領(lǐng)域的磺化芳香二羧酸，具體是一種1，3_ (2-磺酸基-5-羧基苯氧基)-4，6- 二磺酸基苯及其制備方法。近年來(lái)，磺化聚合物由于其在高分子電解質(zhì)燃料電池中的應(yīng)用前景而倍受關(guān)注。 通?；腔酆衔锟梢酝ㄟ^(guò)兩種途徑得到一是將聚合物直接用磺化劑進(jìn)行磺化，這種方法雖然操作簡(jiǎn)單，但容易造成磺化度低以及聚合物鏈的降解，而且聚合物的磺化度不容易控制，因而所得到的磺化聚合物機(jī)械性能差；二是將磺化單體在一定條件下聚合，這種方法相對(duì)比較復(fù)雜，但可以通過(guò)選擇單體來(lái)控制磺化度，并得到具有高分子量的聚合物?；腔人崾呛铣苫腔埘０芳盎腔郾讲⑦溥虻幕驹希ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的磺化二羧酸可以得到綜合性能符合實(shí)用要求的磺化聚酰胺及磺化聚苯并咪唑。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)Journal of Polymer Science, Part A Polymer Chemistry2002，40，3703-3710報(bào)道了以一種商業(yè)化芳香二酸(間苯二甲酸)為原料通過(guò)直接磺化反應(yīng)制備一種磺化芳香二酸的方法，但商業(yè)化芳香二酸原料的種類(lèi)很少， 由這些原料所能制得的磺化芳香二酸的種類(lèi)非常有限，難以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的應(yīng)用要求。所以，需要不斷研究開(kāi)發(fā)新的磺化二羧酸，以適應(yīng)各種實(shí)際需求。此外，單體磺化度越高，聚合所得相應(yīng)聚合物的磺化度也會(huì)更高，進(jìn)而可以使聚合物某項(xiàng)性能更為突出，比如電導(dǎo)率等。因此對(duì)于高磺化度單體的開(kāi)發(fā)研究有著更為重要的
眉、ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種磺化芳香二羧酸及其制備方法， 工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，所制備的磺化芳香二羧酸可用于合成磺化聚酰胺及磺化聚苯并咪唑等，進(jìn)而得到綜合性能優(yōu)良的磺化聚合物，滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明涉及一種磺化芳香二羧酸，其結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1. 一種磺化芳香二羧酸，其特征在于，其結(jié)構(gòu)式為
2. 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的磺化芳香二羧酸的制備方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、將間苯二酚、間鹵苯腈以及碳酸鉀加入反應(yīng)器中進(jìn)行攪拌處理，然后加入有機(jī)溶劑并加溫反應(yīng)，得到1，3_ 二(3-氰基苯氧基)苯；第二步、將1，3_ 二(3-氰基苯氧基)苯加到含有強(qiáng)堿的乙二醇溶液中進(jìn)行水解反應(yīng)， 再經(jīng)中和處理得到1，3_ 二(3-羧基苯氧基)苯，即芳香二羧酸；第三步、將1，3_ 二(3-羧基苯氧基)苯加到發(fā)煙硫酸中進(jìn)行磺化反應(yīng)，經(jīng)中和過(guò)濾處理得到純凈的磺化芳香二羧酸的鈣鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磺化芳香二羧酸的制備方法，其特征是，所述的加溫反應(yīng)是指在惰性氣體保護(hù)、機(jī)械攪拌條件下，將間苯二酚，間鹵苯腈，以及碳酸鉀按摩爾比 1:2: 1.5 10加入反應(yīng)器中，以N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺或二甲基亞砜為溶劑，在120 190°C條件下反應(yīng)10 40小時(shí)，反應(yīng)物的固含量范圍是5% 50%，得到1，3_ 二(3-氰基苯氧基)苯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的磺化芳香二羧酸的制備方法，其特征是，所述的間鹵苯腈選自間氟苯腈或間氯苯腈或間溴苯腈。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磺化芳香二羧酸的制備方法，其特征是，所述的水解反應(yīng)是指將1，3_ 二(3-氰基苯氧基)苯加到含有強(qiáng)堿的乙二醇溶液中，其中1，3_ 二(3-氰基苯氧基)苯與強(qiáng)堿的摩爾比為1 3 30，反應(yīng)液中的固含量為 30%，于150 190°C 水解反應(yīng)10 40小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磺化芳香二羧酸的制備方法，其特征是，所述的強(qiáng)堿為氫氧化鉀或氫氧化鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磺化芳香二羧酸的制備方法，其特征是，所述是中和處理是指將水解反應(yīng)所得產(chǎn)物濃縮所得固體用水溶解，然后用無(wú)機(jī)酸中和至PH = 0 5，得到1， 3-二(3-羧基苯氧基)苯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磺化芳香二羧酸的制備方法，其特征是，所述的無(wú)機(jī)酸為鹽酸或硫酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磺化芳香二羧酸的制備方法，其特征是，所述的磺化反應(yīng)是指將1，3_ 二(3-羧基苯氧基)苯加到20 50%發(fā)煙硫酸中，其中1，3_ 二(3-羧基苯氧基)苯與發(fā)煙硫酸的摩爾比為1 4 200，于50 150°C下反應(yīng)1 30小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磺化芳香二羧酸的制備方法，其特征是，所述的中和過(guò)濾處理是指將磺化反應(yīng)的反應(yīng)液倒入碎冰中，并用碳酸鈣進(jìn)行中和，過(guò)濾，取濾液，將得到的濾液進(jìn)行濃縮，并用丙酮洗滌，所得產(chǎn)物真空干燥，得到純凈的磺化芳香二羧酸的鈣鹽，即1， 3- 二(2-磺酸基-5-羧基苯氧基)-4，6- 二磺酸基苯的鈣鹽。
全文摘要
一種燃料電池技術(shù)領(lǐng)域的磺化芳香二羧酸及其制備方法，通過(guò)將間苯二酚、間鹵苯腈以及碳酸鉀加溫反應(yīng)得到1，3-二(3-氰基苯氧基)苯；然后將1，3-二(3-氰基苯氧基)苯加到含有強(qiáng)堿的乙二醇溶液中進(jìn)行水解反應(yīng)，再經(jīng)中和處理得到1，3-二(3-羧基苯氧基)苯，再將1，3-二(3-羧基苯氧基)苯加到發(fā)煙硫酸中進(jìn)行磺化反應(yīng)，經(jīng)中和過(guò)濾處理得到純凈的磺化芳香二羧酸的鈣鹽。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，所制備的磺化芳香二羧酸可用于合成磺化聚酰胺及磺化聚苯并咪唑等，進(jìn)而得到綜合性能優(yōu)良的磺化聚合物，滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求。
文檔編號(hào)C07C309/60GK102241610SQ201110099219
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者印杰, 徐宏杰, 房建華, 盛麗, 趙晶 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)