[發明專利]一種不含醚氧鍵型聚合物陰離子交換膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201811007812.3
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109306151B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 焉曉明;蘇祥東;賀高紅;張文君;阮雪華;代巖
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C08L65/00
• 分類號: C08L65/00;C08J5/22;C25B1/10;C25B13/02;C25B13/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種不含醚氧鍵型聚合物陰離子交換膜，其特征在于，該不含醚氧鍵型聚合物陰離子交換膜結構如下：

其中，x＝0-1，y＝1-0，n＝1-6的正整數；R為甲基、N-甲基哌啶基、2-甲基咪唑基、1,2-二甲基咪唑基或N-甲基嗎啡啉基。

2.一種不含醚氧鍵型聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟如下：

(1)含仲胺基無醚氧鍵聚合物的合成：在冰水浴條件下，將吲哚-2,3-二酮和α,α-二苯基-4-哌啶甲醇加入到溶劑A中，通過機械攪拌使其完全溶解，再加入三氟甲磺酸，在0-5℃下反應30min后撤冰浴，反應溫度逐漸恢復至室溫并在此溫度下反應，反應至生成褐色黏稠狀固體，機械攪拌至攪不動為止，依據三氟甲磺酸的加入量不同，反應時間在4-8天不等，反應時間隨著三氟甲磺酸的加入量增加而縮短；將反應物倒入沉淀劑A中，過濾、洗滌、干燥得到含仲胺基無醚氧鍵聚合物；

所述的吲哚-2,3-二酮：α,α-二苯基-4-哌啶甲醇：三氟甲磺酸的摩爾比為1.6～1：1：7～20；

所述的吲哚-2,3-二酮，α,α-二苯基-4-哌啶甲醇在溶劑A中的w/v分別為10％～20％；

所述的三氟甲磺酸：溶劑A的體積比為0.5～0.8：1；

所述的溶劑A為二氯甲烷或三氯甲烷；

所述的沉淀劑A為冰水或氫氧化鈉溶液；

(2)離子液體的合成：將含有脂肪鏈的二溴單體及離子化試劑溶解于溶劑B中，在20～60℃反應48h，將析出的固體產物用溶劑B反復清洗3～5次，真空干燥得到離子液體；

所述的含有脂肪鏈的二溴單體結構如下：其中n＝1～6的正整數；

所述的含有脂肪鏈的二溴單體：離子化試劑的摩爾比1.5～2：1；

所述的含有脂肪鏈的二溴單體及離子化試劑在溶劑B中的w/v分別為10～30％；

所述的溶劑B為乙酸乙酯或乙腈；

所述的離子化試劑為N-甲基哌啶、N-甲基吡咯烷、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、N-甲基嗎啡啉中的一種；

(3)不含醚氧鍵型聚合物陰離子交換膜的制備：80℃溫度條件下，將含仲胺基無醚氧鍵聚合物溶解于溶劑C中，然后加入碳酸鉀；將離子液體用溶劑C溶解后加入到反應體系中，在80℃下反應12～48h；將反應溶液倒入沉淀劑B中，過濾、洗滌、干燥；再將產物溶于溶劑C中配成鑄膜液后澆鑄成膜；將膜浸泡于1mol/L氫氧化鉀溶液中24～48h，在去離子水中浸泡至中性，烘干，即得不含醚氧鍵型聚合物陰離子交換膜；

所述的含仲胺基取代重復單元：K₂CO₃：離子液體的摩爾比為1：1.2～2：2～6；

所述的含仲胺基無醚氧鍵聚合物在溶劑C中的w/v為3～10％；

所述的溶劑C為N,N-二甲基乙酰胺、N–甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中的一種；

所述的沉淀劑B為丙酮或乙酸乙酯；

所述的鑄膜液w/v為3～10％。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的干燥為真空干燥，溫度為40～100℃，時間為6小時以上。

4.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的真空干燥溫度為30～60℃，時間為12小時以上。

5.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，干燥為真空干燥，溫度為40～80℃，時間為8小時以上。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，干燥為真空干燥，溫度為40～80℃，時間為8小時以上。

7.根據權利要求2、3或6所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，澆鑄法成膜的烘干溫度為50～80℃，時間為24～48小時。

8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，澆鑄法成膜的烘干溫度為50～80℃，時間為24～48小時。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，澆鑄法成膜的烘干溫度為50～80℃，時間為24～48小時。