[發(fā)明專利]基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310057629.5
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN103084223A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方軍;蘭程莉
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: B01J41/14
• 分類號: B01J41/14;C08J5/18;C08F226/10
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

1.基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜，其特征在于其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

其中R₁、R₂為氫原子或者碳原子數(shù)小于4的烷基，R₃為氫原子或者碳原子數(shù)小于5的烷基，R₄、R₅為氫原子或者碳原子數(shù)小于4的烷基，R₆為苯基或者酯基；X-為陰離子，可以是Cl^-、Br^-、F^-、BF₄^-、PF₆^-、SO₃H^-、OH^-中的任一種；m和n為聚合度，是大于零的整數(shù)。

2.基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1）自由基共聚合合成含吡咯烷酮陽離子基團的聚合物：在反應(yīng)器中加入單體A、單體B、溶劑和引發(fā)劑，在惰性氣體的保護(hù)下，加熱回流反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)干燥洗滌后得到含吡咯烷酮陽離子基團的聚合物；所述單體A為含有不飽和雙鍵的吡咯烷酮基離子液體，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：

其中R₁、R₂為氫原子或者碳原子數(shù)小于4的烷基；R₃為氫原子或者碳原子數(shù)小于5的烷基；X^-為陰離子，所述陰離子為Cl^-、Br^-、F^-、BF₄^-、PF₆^-、SO₃H^-、OH-等中的任一種；

所述單體B為含有不飽和雙鍵的芳烴類或酯類，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：

其中R₄、R₅為氫原子或者是碳原子數(shù)小于4的烷基；R₆苯基或者酯基；

2）成膜：將步驟1）所得到的含吡咯烷酮陽離子基團的聚合物溶解在有機溶劑中配制成聚合物溶液，用相轉(zhuǎn)化法澆鑄成膜，干燥后即得到基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜。

3.如權(quán)利要求2所述基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟1）中，所述單體A與單體B的摩爾比為1∶0.5～8。

4.如權(quán)利要求2所述基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟1）中，所述溶劑選自N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、甲苯、四氫呋喃、甲醇、乙醇、二甲基亞砜中的任一種。

5.如權(quán)利要求2所述基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟1）中，所述引發(fā)劑選自偶氮類引發(fā)劑或有機過氧類引發(fā)劑，所述偶氮類引發(fā)劑可選自偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈，所述有機過氧類引發(fā)劑可選自過氧化苯甲酰。

6.如權(quán)利要求2所述基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟1）中，所述溶劑的用量為單體A和單體B總摩爾數(shù)的1～6倍，所述引發(fā)劑的用量可為單體A和單體B總質(zhì)量的0.1%～0.5%。

7.如權(quán)利要求2所述基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟1）中，所述加熱回流反應(yīng)的條件為密封、于50～90℃下加熱回流反應(yīng)6～72h。

8.如權(quán)利要求2所述基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟2）中，所述將步驟1）所得到的含吡咯烷酮陽離子基團的聚合物溶解在有機溶劑中配制成聚合物溶液是將步驟1）所得到的含吡咯烷酮陽離子基團的聚合物按質(zhì)量百分比濃度為0.5%～15%溶解在有機溶劑中配制成聚合物溶液。

9.如權(quán)利要求2所述基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟2）中，所述有機溶劑選自N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、丙酮、異丙醇、二甲基亞砜中的一種。

10.如權(quán)利要求2所述基于吡咯烷酮陽離子的聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟2）中，所述干燥的溫度為50～120℃，干燥的時間為3～16h。