[發明專利]一種均相陰離子交換膜的制備方法

有效

• 申請號: 202011273065.5
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112457495B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 廖俊斌;俞欣妍;沈江南
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C08G75/23
• 分類號: C08G75/23;B01J41/13
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

一種均相陰離子交換膜的制備方法，包括：(1)3,3’?二溴?4,4’?二氟二苯砜與改性化合物經Heck反應制備得到式(III)所示的改性4,4’?二氟二苯砜；所述的改性化合物為5?己烯?1?醇、1?己烯或乙烯；(2)4,4’?二氟二苯砜和2,2?二(3?氨基?4?羥苯基)六氟丙烷單體縮聚形成齊聚物A；改性4,4’?二氟二苯砜和2,2?二(4?羥苯基)六氟丙烷單體縮聚形成齊聚物B；將齊聚物A和齊聚物B混合經縮聚得到聚合物C；(3)利用1?溴?6?咪唑鹽己烷鏈對聚合物C進行功能化改性得到聚合物D；(4)利用溶液澆鑄法將聚合物D制成均相陰離子交換膜。本發明制備的均相陰離子交換膜具有優異的離子傳導率、化學穩定性、機械性能、單價陰離子滲透通量和單價陰離子選擇性。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，具體涉及一種均相陰離子交換膜的制備方法。

背景技術

基于離子交換膜的電滲析技術可通過迫使某些陰離子或陽離子定向移動，實現水溶液和/或有機溶液中目標離子的有效分離，并且因其精確、節能、安全、環保等優點，在資源回收，堿氯生產，鹽水廢水處理和水處理/預處理等領域廣泛應用。在實際應用中，從含有一些不同價陰離子的混合溶液中分離出一種陰離子物質可以提高產品純度和系統效率，從而降低投資和運營成本。但目前國內絕大部分商業離子膜產品為異相膜，主要是用于初級水處理等對離子純度要求相對較低的分離領域。因此，開發具有穩定結構的高單價陰離子選擇性膜既能減少對國外產品的依賴，也可滿足國內工業上的實際需求，對于廣泛的應用至關重要。

根據孔徑篩分效應、靜電排斥效應或離子水合能差異的分離機理，國內外研究者已對單價選擇性陰離子膜進行了許多相關研究，主要情況總結如下：

1，通過靜電沉積引入中性表面層。該方法根據孔徑篩分原理，通過提高膜表面致密度提高膜的選擇性。2，通過靜電沉積引入荷電表面層。該方法在引入致密表面層的基礎上，進一步利用靜電排阻提高膜的選擇性。然而，以上兩種方法由于由范德華力作用結合，當施加的電壓高于膜本身的水解離電壓時，改性層的脫落導致電滲析應用過程中性能的顯著衰減，縮短了選擇性離子膜的使用壽命；同時改性層的引入一定程度上增加了膜的面電阻，從而降低離子通量并增加電滲析在實際應用過程中的能耗。3，通過化學接枝改性，制備均相單價選擇性陰離子交換膜。相比非均相膜，均相單價選擇性陰離子交換膜具有較優的結構穩定性和陰離子滲透選擇性。但直接與主鏈相連的親水基團會抑制疏水主鏈之間的相互作用，從而導致膜具有較高的吸水率或溶脹率，降低了膜的尺寸穩定性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種均相陰離子交換膜的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種均相陰離子交換膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)改性4,4’-二氟二苯砜(m-DFPS)的制備：

3,3’-二溴-4,4’-二氟二苯砜與改性化合物經Heck反應制備得到式(III)所示的改性4,4’-二氟二苯砜；所述的改性化合物為5-己烯-1-醇、1-己烯或乙烯；

(2)投料摩爾比為1～1.1:1(優選1:1)的4,4’-二氟二苯砜(DFPS)和2,2-二(3-氨基-4-羥苯基)六氟丙烷(BisAPAF)單體在溶劑中縮聚形成齊聚物A；

投料摩爾比為1～1.1:1(優選1:1)的改性4,4’-二氟二苯砜(m-DFPS)和2,2-二(4-羥苯基)六氟丙烷(BPAF)單體在溶劑中縮聚形成齊聚物B；

將齊聚物A和齊聚物B按一定比例混合，在溶劑中經縮聚得到聚合物C；其中制備齊聚物A所需的4,4’-二氟二苯砜與制備齊聚物B所需的改性4,4’-二氟二苯砜的摩爾比x＝2～7:3；