[發明專利]一種多級離子化交聯型陰離子交換膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201811441042.3
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109687004A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 張鳳祥;李攀月;馬玲玲;李旅;鞏守濤;阿克塔;賈亞斌;周瑞霆
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01M8/103
• 分類號: H01M8/103;H01M8/1039;H01M8/1067;H01M8/1072
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種多級離子化交聯型陰離子交換膜，其特征在于，所述的陰離子交換膜是以接枝N-甲基二烯丙基胺的聚砜為主鏈，通過自由基聚合接枝VBC共聚ST側鏈，在側鏈的VBC之間通過引入N,N,N,N-四甲基己二胺完成交聯，最終制得主鏈為聚砜，側鏈為VBC和ST共聚物，交聯劑為TMHDA的多級化交聯型陰離子交換膜；所述的多級離子化交聯型陰離子交換膜的結構式為：

其中，n代表聚砜主鏈上重復單元的個數。

2.一種多級離子化交聯型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于以下步驟：

第一步，合成接枝N-甲基二烯丙基胺的聚砜主鏈N-PSF

首先，在室溫條件下，將CMPSF加入到N-甲基吡咯烷酮NMP中得到反應液；其次，將N-甲基二烯丙基胺單體加入到反應液中，在30-50℃下反應3-5天，反應后的溶液滴加到乙酸乙酯中沉淀，過濾、洗滌、干燥后得到產物；所述的CMPSF和N-甲基二烯丙基胺的摩爾比為1:8-1:10；

第二步，合成接枝VBC和ST側鏈的聚合物(N-PSF-VBC)

首先，在室溫條件下，將第一步合成的N-PSF加入到溶劑NMP中，攪拌后得到反應液，再加入VBC和ST單體，進行真空-高純氮氣循環操作除去反應體系里的氧氣和水；其次，在高純氮氣保護下，將引發劑AIBN加入反應器中，并在50-80℃反應12-36小時；最后，將反應后的溶液滴加到乙酸乙酯中沉淀，過濾后反復用乙酸乙酯洗滌，洗去VBC和ST的均聚物，離心后，室溫干燥得到黃色顆粒狀固體；所述的VBC和ST的摩爾比為2:1，VBC和N-PSF的摩爾比為6:1-12:1，引發劑AIBN的質量和體系總質量的比例為1:100；

第三步，交聯成膜過程

首先，在室溫條件下，將第二步合成的N-PSF-VBC加入到二甲基亞砜DMSO中得到反應液；其次，將上述溶液離心后，加入交聯劑TMHDA，在50-70℃下攪拌5-10分鐘，待溶液黏度增大后，將鋪膜液轉移到平整的玻璃板上，在50-70℃下烘24-36小時后得到致密膜；最后，將膜取下并浸泡在NaOH溶液中完成離子交換，并用去離子水沖洗浸泡使膜表面達到中性得到多級離子化交聯型陰離子交換膜；所述的TMHDA與N-PSF-VBC的摩爾比為2:1。

3.根據權利要求2所述的一種多級離子化交聯型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，第一步所述的反應液濃度為0.05g/L-0.1g/L。

4.根據權利要求2或3所述的一種多級離子化交聯型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，第二步所述的反應液濃度為0.05g/L-0.1g/L。

5.根據權利要求2或3所述的一種多級離子化交聯型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，第二步所述的反應液濃度為0.07g/L-0.1g/L。

6.根據權利要求4所述的一種多級離子化交聯型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，第二步所述的反應液濃度為0.07g/L-0.1g/L。