[發(fā)明專利]一種支化型聚醚醚酮陰離子交換膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810576915.5
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108659243B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 焉曉明;王凱鋒;賀高紅;吳奇;阮雪華;代巖;鄭文姬
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;C08G8/02;C08G8/28
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種支化型聚醚醚酮陰離子交換膜，其特征在于，所述的支化型聚醚醚酮陰離子交換膜的結(jié)構(gòu)如下：

其中，x＝0.01～0.09，表示支化度；

R為引入的功能基團，為三甲胺、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、N-甲基哌啶、N-甲基嗎啡啉或N-甲基吡咯烷。

2.一種支化型聚醚醚酮陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟如下：

(1)支化型聚醚醚酮聚合物的合成：在惰性氣體保護下，將4,4-二氟二苯甲酮、甲基氫醌和間苯三酚溶解于溶劑A中，再加入碳酸鉀和甲苯，在145℃下回流4～6h至水完全除去，繼續(xù)升溫至160℃，回流1～3h完全除去甲苯；然后保持溫度160℃恒定反應(yīng)20h；將反應(yīng)溶液冷卻至室溫后倒析至溶劑B中，過濾、洗滌、干燥得到支化型聚醚醚酮；

所述的4,4-二氟二苯甲酮：甲基氫醌：間苯三酚：碳酸鉀的摩爾比為2.01～2.09：0.91～0.99：0.01～0.09：2.01～2.09；

所述的4,4-二氟二苯甲酮、甲基氫醌、間苯三酚和碳酸鉀的總質(zhì)量在溶劑A中的w/v為15％～30％；

所述的甲苯：溶劑A體積比為1～3：2；

(2)溴甲基支化型聚醚醚酮聚合物的合成：在惰性氣體保護下，將上述支化型聚醚醚酮聚合物溶解于溶劑C中，加入溴化劑和引發(fā)劑，在135℃下反應(yīng)5h，將反應(yīng)溶液冷卻至室溫后傾倒至溶劑D析出產(chǎn)物，過濾、用溶劑D反復(fù)洗滌，真空干燥得到溴甲基支化型聚醚醚酮聚合物；

所述的支化型聚醚醚酮聚合物：溴化劑：引發(fā)劑的摩爾比為100：40～100：1；

所述的支化型聚醚醚酮聚合物、溴化劑和引發(fā)劑的總質(zhì)量在溶劑C中的w/v為2％～5％；

(3)支化型聚醚醚酮陰離子交換膜的制備：將溴甲基支化型聚醚醚酮聚合物溶解于溶劑E中，加入功能基團R，在80℃下反應(yīng)24h，將反應(yīng)溶液冷卻至室溫后傾倒至溶劑F析出產(chǎn)物,過濾、洗滌、干燥；再將產(chǎn)物溶于溶劑E中制備鑄膜液后澆鑄成膜；將膜浸泡于1mol L^-1氫氧化鈉溶液中24～48h，用去離子水浸泡并洗滌至中性，即可制得支化型聚醚醚酮陰離子交換膜；

所述的溴甲基支化型聚醚醚酮聚合物：功能基團R的摩爾比為1：1～2.5；

所述的溴甲基聚醚醚酮聚合物和功能基團R的總質(zhì)量在溶劑E中的w/v為3％～10％。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的溶劑A為N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮；所述的析出溶劑B為甲醇、乙醇、去離子水中的一種或兩種以上混合。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，所述的溴化劑為N-溴代丁二酰亞胺，引發(fā)劑為2,2-偶氮二異丁腈；所述的溶劑C為1,1,2,2-四氯乙烷；所述的析出溶劑D為甲醇、乙醇的一種或混合。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，所述的溶劑E為N-甲基吡咯烷酮；所述的功能基團R為三甲胺、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、N-甲基哌啶、N-甲基嗎啡啉、N-甲基吡咯烷中的一種；所述的析出溶劑F為乙酸乙酯。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的溶劑E為N-甲基吡咯烷酮；所述的功能基團R為三甲胺、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、N-甲基哌啶、N-甲基嗎啡啉、N-甲基吡咯烷中的一種；所述的析出溶劑F為乙酸乙酯。

7.根據(jù)權(quán)利要求2、3或6所述的制備方法，其特征在于，所述的鑄膜液w/v為3％～10％；澆鑄法成膜的烘干溫度為40～60℃，時間為48～120h。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的鑄膜液w/v為3％～10％；澆鑄法成膜的烘干溫度為40～60℃，時間為48～120h。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的鑄膜液w/v為3％～10％；澆鑄法成膜的烘干溫度為40～60℃，時間為48～120h。

10.根據(jù)權(quán)利要求2、3、6、8或9所述的制備方法，其特征在于，

步驟(1)中的干燥條件：溫度為40～100℃，真空干燥，時間為12小時以上；

步驟(2)中加入引發(fā)劑的溫度范圍為50～80℃；

步驟(2)中加入溴化劑的溫度范圍為80～135℃；

步驟(2)中的干燥條件：溫度為20～30℃，真空干燥，時間為12小時以上；

步驟(3)中的干燥條件：溫度為30～80℃，時間為8小時以上。