[發(fā)明專利]多環(huán)芳族骨架聚合物及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110592682.X
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113461912B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黎明;蘇倩文;文菊
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北大學(xué)
• 主分類號: C08G61/10
• 分類號: C08G61/10;B01D71/44;B01D67/00;B01D61/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 張文俊

本發(fā)明提供了一種多環(huán)芳族骨架聚合物及其制備方法和應(yīng)用。該多環(huán)芳族骨架聚合物的制備方法，包括以下步驟：將單體溶解于有機(jī)溶劑中，然后加入酸，得到單體溶液；將單體溶液加熱使其發(fā)生聚合反應(yīng)；將聚合反應(yīng)后的溶液涂覆在基板上，烘干，即得多環(huán)芳族骨架聚合物；其中，單體包括1,4?二乙酰苯、1,3?二乙酰苯、1,3,5?三乙酰苯中的一種。本發(fā)明的多環(huán)芳族骨架聚合物，為無定形剛性骨架結(jié)構(gòu)，可通過含羰基的芳族單體分子通過原位羥醛縮合反應(yīng)聚合而成，由于其相對較窄的孔徑分布，具有良好的有機(jī)溶劑納濾性能、化學(xué)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和截留率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合物材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多環(huán)芳族骨架聚合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

有機(jī)微孔膜由純粹的有機(jī)分子通過共價鍵連接而成，具有化學(xué)穩(wěn)定性好、高孔隙率及易加工成型等優(yōu)點，在有機(jī)溶劑納濾領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。然而，目前的高分子分離膜還存在一些問題，如易腐蝕、易發(fā)生溶脹以及滲透量和截留率之間的trade-off效應(yīng)等問題，限制了該材料在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。這些問題來源于化學(xué)鍵不穩(wěn)定、孔隙剛性大、薄膜厚度為納米級和孔隙分布不均等原因。

因此，如何改進(jìn)制作工藝以合成新型具有高滲透量和截留率、優(yōu)異化學(xué)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的聚合物膜來提高其在有機(jī)溶劑納濾領(lǐng)域的性能成為科研人員的一大熱門課題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種多環(huán)芳族骨架聚合物及其制備方法和應(yīng)用、質(zhì)子交換膜，以解決或部分解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。

第一方面，本發(fā)明提供了一種多環(huán)芳族骨架聚合物，所述多環(huán)芳族骨架聚合物的化學(xué)式包括下式中的一種：

其中，n為正整數(shù)。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種多環(huán)芳族骨架聚合物的制備方法，包括以下步驟：

將單體溶解于有機(jī)溶劑中，然后加入酸，得到單體溶液；

將單體溶液加熱使其發(fā)生聚合反應(yīng)；

將聚合反應(yīng)后的溶液涂覆在基板上，烘干，即得多環(huán)芳族骨架聚合物；

其中，所述單體包括1,4-二乙酰苯、1,3-二乙酰苯、1,3,5-三乙酰苯中的一種。優(yōu)選的是，所述的多環(huán)芳族骨架聚合物的制備方法，所述有機(jī)溶劑包括甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、環(huán)己酮、二氯甲烷、丙酮、四氫呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一種。

優(yōu)選的是，所述的多環(huán)芳族骨架聚合物的制備方法，所述酸包括高錳酸、鹽酸、硫酸、硝酸、高氯酸、氫溴酸、氫碘酸、氯酸、三氟甲磺酸中的至少一種。

優(yōu)選的是，所述的多環(huán)芳族骨架聚合物的制備方法，將單體溶液加熱使其發(fā)生聚合反應(yīng)具體為：將單體溶液加熱至60～200℃并反應(yīng)24～48h。

優(yōu)選的是，所述的多環(huán)芳族骨架聚合物的制備方法，將聚合反應(yīng)后的溶液涂覆在基板上，烘干，其中，烘干的溫度為100～150℃。

優(yōu)選的是，所述的多環(huán)芳族骨架聚合物的制備方法，將聚合反應(yīng)后的溶液涂覆在基板上，烘干后還包括：將基板置于水中脫膜，然后將得到的膜使用水和/或乙醇清洗。

優(yōu)選的是，所述的多環(huán)芳族骨架聚合物的制備方法，在惰性氣體保護(hù)下，將單體溶液加熱使其發(fā)生聚合反應(yīng)。

第三方面，本發(fā)明還提供一種所述的多環(huán)芳族骨架聚合物或所述的制備方法制備得到的多環(huán)芳族骨架聚合物在海水淡化、水處理、油水分離、氣體分離以及納濾及燃料電池中的應(yīng)用。

第四方面，本發(fā)明還提供了一種質(zhì)子交換膜，其由所述的多環(huán)芳族骨架聚合物或所述的制備方法制備得到的多環(huán)芳族骨架聚合物制備得到。

本發(fā)明的一種多環(huán)芳族骨架聚合物及其制備方法和應(yīng)用、質(zhì)子交換膜相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：