[發明專利]一種包含占噸結構的陰離子交換膜及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201610056375.9
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105566884A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 溫樂樂;陸地;薛立新
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C08L71/10
• 分類號: C08L71/10;C08J5/22;C08G65/48;C08G65/40;H01M4/94
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

1.一種包含占噸結構的陰離子交換膜，其特征在于是如式(Ⅰ)所示的含季銨鹽側基和 占噸結構的聚芳醚化合物：

其中x和y代表聚合度，x為1～200，y為0～200且x/(x+y)×100％＝5％～100％，y/(x+ y)×100％＝0％～95％，聚合物的相對分子量為10000～100000，R₁為氫原子；

所述的各自獨立選自式(1)～式(2)中的任意一種：

所述的選自下式(3)～式(4)中的任意一種：

T為甲基或季銨鹽基團。

2.一種包含占噸結構的陰離子交換膜，其特征在于是如式(Ⅰ)所示的含季銨鹽側基和 占噸結構的聚芳醚化合物：

其中x和y代表聚合度，x為1～200，y為0～200且x/(x+y)*100％＝5～100，y/(x+y)* 100％＝0～95，聚合物的相對分子量為10000～100000，R₁為甲基或季銨鹽基團；

所述的各自獨立選自式(1)～式(2)中的任意一種：

所述的選自下式(5)～式(10)中的任意一種：

3.如權利要求1或2所述的一種包含占噸結構的陰離子交換膜，其特征在于R₁和T為季銨 鹽基團時，可為如下幾種取代基中的任意一種：

其中X為任意帶負一價電荷的陰離子。

4.一種包含占噸結構的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟(1)、在裝有分水器，溫度計，機械攪拌器和氮氣進出口的反應容器中，加入含占噸 結構的芳香雙酚單體，芳香二鹵代單體Ar₁和催化劑，并加入脫水劑和極性非質子溶劑p，先 升溫至140℃脫水3h，后升溫至150～210℃反應3～20h，倒入乙醇中沉淀，后用乙醇和去離 子水的溶液反復洗滌3次，80℃下真空干燥48h得到聚芳醚化合物樹脂XanPAES；

步驟(2)、將步驟(1)中制備的聚芳醚化合物XanPAES溶解在一定質量的氯烷烴類溶劑 中，然后加入適量的溴化劑和引發劑，在一定溫度下進行溴化反應5～8h，倒入乙醇中沉淀， 然后用乙醇反復洗滌3次，60℃真空干燥得到溴化產物B-XanPAES；

步驟(3)、將步驟(2)中所述溴化產物B-XanPAES溶于極性非質子溶劑q后，加入季銨化 試劑，50℃下過夜反應24h，得到季銨化產物；

步驟(4)、將得到的季銨化產物涂敷在事先調水平的干凈玻璃板上面，50℃下干燥24h 以使溶劑揮發完全，將膜從玻璃板上面揭下，得到所述含季銨鹽側基和占噸結構的陰離子 交換膜Q-XanPAES。

5.如權利要求4所述的一種包含占噸結構的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于：

步驟(1)所述的含占噸結構的芳香雙酚單體，芳香二鹵代單體Ar₁和催化劑的摩爾比為 1：1：(2.5～50)；

步驟(1)所述的帶水劑與極性非質子溶劑p的體積比為(0.4～1.5):1；

步驟(2)所述的聚芳醚化合物XanPAES、氯烷烴類溶劑、溴化劑與引發劑的質量比為1： (24.70～31.90)：(1.27～2.0304)：(0.0583～0.1033)；

步驟(3)所述的溴化產物B-XanPAES、極性非質子溶劑q與季銨化試劑的質量比為1：9： (0.16～10)。

6.如權利要求4所述的一種包含占噸結構的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于步 驟(1)還可以加入芳香雙酚單體Ar₂和芳香二鹵代單體Ar₃；所述的含占噸結構的芳香雙酚單 體，芳香二鹵代單體Ar₁，芳香雙酚單體Ar₂，芳香二鹵代單體Ar₃和催化劑的摩爾比為1：1： (0.01～19)：(0.01～19)：(2.5～50)。