[發明專利]兩性離子交換膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410427458.5
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104250383B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 謝曉峰;李存璞;王樹博
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C08G73/08
• 分類號: C08G73/08;C08J5/22;C08L79/06;H01M8/0239
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 王振華

1.一種兩性離子交換膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供十氟苯噁二唑、二烯丙基雙酚A和催化劑，并將所述十氟苯噁二唑、二烯丙基雙酚A和催化劑混合反應獲得一基礎聚合物；

將該基礎聚合物與一鹵化劑混合反應形成一鹵化聚合物；

將該鹵化聚合物與一功能化試劑混合反應形成一聚噁二唑芳醚基接枝聚合物，其中，所述功能化試劑為具有氨基和磺酸基雙功能基團的氨基磺酸類化合物，以及

將該聚噁二唑芳醚基接枝聚合物成膜形成所述兩性離子交換膜，所述兩性離子交換膜的結構式為：其中，所述R為同時具有陽離子和陰離子的氨基磺酸支鏈，n為兩性離子交換膜中重復單元的數量，所述鹵化聚合物中的重復單元和所述功能化試劑的用量摩爾比為1∶1～1∶1.5，每個所述重復單元中氨基磺酸支鏈的數量為0.2至3.0；

所述十氟苯噁二唑、二烯丙基雙酚A和催化劑的摩爾比為十氟苯噁二唑∶二烯丙基雙酚A∶催化劑＝1∶1∶1.5～4；

所述基礎聚合物中的重復單元、鹵化劑和引發劑的摩爾比＝1∶0.3～1.5∶0.01～0.05。

2.如權利要求1所述的兩性離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述基礎聚合物通過如下方式制備：

將所述十氟苯噁二唑、二烯丙基雙酚A和催化劑在第一溶劑中混合并充分反應獲得所述基礎聚合物，以及

分離提純所述基礎聚合物。

3.如權利要求2所述的兩性離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述十氟苯噁二唑、二烯丙基雙酚A和催化劑在所述第一溶劑混合的方式為：

將所述十氟苯噁二唑、二烯丙基雙酚A溶解于所述第一溶劑中均勻混合形成一第一混合液，以及

將所述催化劑加入到所述第一混合液中均勻混合形成一第二混合液。

4.如權利要求3所述的兩性離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述分離提純的步驟進一步包括：

提供一第二溶劑，所述基礎聚合物不溶于該第二溶劑；

將反應后的所述第二混合液加入到所述第二溶劑中得到白色沉淀物，該白色沉淀物即為所述基礎聚合物，以及

過濾并洗滌所述基礎聚合物。

5.如權利要求1所述的兩性離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述鹵化聚合物具體通過如下方式制備：

將所述基礎聚合物溶解于一第三溶劑中形成一基礎聚合物溶液；

將所述鹵化劑以及引發劑加入到所述基礎聚合物溶液中形成一第三混合液，以及

加熱回流該第三混合液以生成所述鹵化聚合物。

6.如權利要求5所述的兩性離子交換膜的制備方法，其特征在于，進一步包括從反應后的所述第三混合液中分離所述鹵化聚合物的步驟，具體為：

提供一第四溶劑，所述鹵化聚合物不溶于該第四溶劑，以及

將所述反應后的第三混合液加入到一第四溶劑中，得到一沉淀物，該沉淀物即為所述鹵化聚合物。

7.如權利要求1所述的兩性離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述鹵化聚合物與所述功能化試劑混合反應的步驟包括：

將所述鹵化聚合物溶解于一第五溶劑中形成一鹵化聚合物溶液，以及

在所述鹵化聚合物溶液中加入所述功能化試劑混合反應獲得一反應液。

8.如權利要求7所述的兩性離子交換膜的制備方法，其特征在于，采用液相法成膜，包括以下步驟：

將所述反應液作為鑄模液直接流延成膜狀結構，以及

干燥該膜狀結構形成所述兩性離子交換膜。

9.如權利要求1所述的兩性離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述鹵化劑為碘甲烷、氟化鉀以及N-溴代琥珀酰亞胺中的至少一種。

10.如權利要求1所述的兩性離子交換膜的制備方法，其特征在于，所述功能化試劑為對氨基苯磺酸、間氨基苯磺酸、鄰氨基苯磺酸、氨基磺酸、β-氨基乙磺酸及上述物質的衍生物中的一種或多種。