[發明專利]一種多羥基功能化聚苯并咪唑離子交換膜及制備方法

有效

• 申請號: 201910368109.3
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110078961B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 焉曉明;胡磊;賀高紅;代巖;鄭文姬;阮雪華;吳雪梅
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C08G73/18
• 分類號: C08G73/18
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種多羥基功能化聚苯并咪唑離子交換膜，其特征在于，所述的多羥基功能化聚苯并咪唑離子交換膜的結構式如下：

其中x＝1～200，表示取代度％。

2.一種多羥基功能化聚苯并咪唑離子交換膜的制備方法，其特征在于，合成路線如下：

(1)氯丁基功能化聚苯并咪唑的合成

在氮氣氣氛和攪拌條件下，向聚苯并咪唑PBI中加入溶劑A使其充分溶解；待溶解完全后，添加氫化鈉，在室溫下攪拌24小時；再將反應混合物冷卻至0℃，并迅速加入1-溴-4-氯丁烷，待反應12小時后，在劇烈攪拌下將混合物用過量的析出劑B進行沉淀；將所得沉淀物用洗滌劑C洗滌數次，干燥，得到氯丁基功能化聚苯并咪唑CPBI-x，其中，干燥條件具體為：溫度為室溫，真空干燥，時間為12小時以上；

所述的溶劑A為N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；

所述析出劑B為冰水；

所述洗滌劑C為冰水、去離子水和乙醇；

所述的PBI重復單元與氫化鈉的摩爾比為1:0.1～2；

所述的PBI重復單元與1-溴-4-氯丁烷的摩爾比為1:0.1～10；

所述的PBI與溶劑A的w/v為1～5％；

(2)多羥基功能化聚苯并咪唑的合成

在室溫和攪拌條件下，向CPBI-x中加入溶劑D溶解；再加入葡甲胺NMG持續攪拌0.5小時；然后將混合物溶液依次在40、50、60、80和100℃條件下各攪拌反應24小時；將得到的反應液用去離子水進行沉淀，并用大量去離子水洗滌數次以除去未反應的葡甲胺，干燥，得到多羥基功能化聚苯并咪唑CPBI-x-NMG，其中，干燥條件具體為：溫度為30～60℃，真空干燥，時間為12小時以上；

所述溶劑D為N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；

所述的CPBI-x與溶劑D的w/v為2～10％；

所述的CPBI-x與NMG的摩爾比為1:3～10；

(3)多羥基功能化聚苯并咪唑離子交換膜的制備

將CPBI-x-NMG聚合物溶解在溶劑E中形成透明溶液，隨后將所得溶液澆鑄在干凈的玻璃板上，并干燥成膜，澆鑄成膜的干燥溫度為50～80℃，時間為12～72小時；將膜浸泡于1mol/L稀硫酸溶液中24～48小時，然后用去離子水浸泡并洗滌至中性，即得到多羥基功能化聚苯并咪唑離子交換膜，厚度為30～40微米；

所述溶劑E為N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；

所述的CPBI-x-NMG與溶劑E的w/v為1～5％；

所述的w/v為g/100mL。