[发明专利]含无机颗粒的离子交换膜

权利要求书

1.用于制备离子交换膜的方法，其包括在无机颗粒的存在下使离子单体和任选的另一种化合物聚合，所述单体或第二化合物通过物理或化学键连接到所述无机颗粒，其中所述单体或第二化合物通过C-O或N-O化学键，或者氢键或π-π堆积连接到所述无机颗粒。

2.权利要求1的方法，其中所述单体或第二化合物选自a)烯属单体、b)聚环氧化物、c)N-乙烯基己内酰胺、d)甲基丙烯酸缩水甘油酯和e)DMAPMA和CHDMDGE的反应产物。

3.权利要求1或2的方法，其中所述单体为DMAPMA和CHDMDGE的反应产物，其具有以下结构：

其中R为-[CH₂-CH(OH)]-W-；R₁为氢或C₁-C₁₂烷基基团；Z为氧或N-R₃；R₂为-[CH₂]_n-；R₃为氢或-[CH₂]_m-CH₃；R₄和R₅各自独立为-[CH₂]_m-CH₃；X选自Cl、Br、I和乙酸根；W为桥连基团或原子；m为0-20的整数；且n为1-20的整数。

4.权利要求1的方法，其中所述离子单体与含有可聚合的二丙烯酸官能团的交联共聚单体一起聚合。

5.权利要求1的方法，其中所述无机颗粒在催化剂或引发剂之前加入。

6.权利要求1的方法，其中所述无机颗粒包括氧化石墨衍生物、硅酸盐或沸石。

7.权利要求1的方法，其中所述无机颗粒包括氧化石墨、氧化石墨烯或部分还原的氧化石墨烯。

8.权利要求1的方法，其包括固化没有增强织物的聚合物。

9.权利要求1的方法，其包括在电渗析模块中使用所述膜。

10.权利要求1的方法，其包括在电化学电池中使用所述膜。

11.一种通过如权利要求1的方法制备的离子交换膜，其包含离子交换聚合物和无机颗粒，其中将所述无机颗粒连接到所述离子交换聚合物。

12.权利要求11的离子交换膜，其中所述无机颗粒包括氧化石墨、氧化石墨烯或部分还原的氧化石墨烯。

13.权利要求11或12的离子交换膜，其中所述离子交换聚合物包括含有季铵基团或磺酸根基团的离子单体以及含有可聚合的二丙烯酸官能团的交联共聚单体。

14.权利要求11的离子交换膜，其没有支撑织物。

15.权利要求11的离子交换膜，其具有0.1-0.4mm的厚度。

16.权利要求11的离子交换膜，其具有30-42％的水含量。

17.权利要求11的离子交换膜，其具有1-2.4meq/g的离子交换容量。

18.权利要求11的离子交换膜，其具有5-15Ohm-cm²的电阻。

19.权利要求1的方法，其中，所述单体具有以下结构：

其中R为-[CH₂-CH(OH)]-W-；R₁为氢或C₁-C₁₂烷基基团；Z为氧或N-R₃；R₂为-[CH₂]_n-；R₃为氢或-[CH₂]_m-CH₃；R₄和R₅各自独立为-[CH₂]_m-CH₃；X选自Cl、Br、I和乙酸根；W为桥连基团或原子；m为0-20的整数；且n为1-20的整数。