[发明专利]骨架含有膦酸基团和铵根离子的嵌段聚合物及其制备方法

权利要求书

1.骨架含有膦酸和铵根基团的嵌段聚合物，其结构如下式（I）所示：

x,y=2-500；

m=0,1；n=1,2；

X=F,Cl,Br,I,NO₃,HSO₃,HSO₄或NaSO₄；

Y=氧或硫；

M = H，第一族碱金属，胺NR¹R²R³，其中R¹，R²，R³ = H，C1-C3烷基。

2.权利要求1所述骨架含有膦酸和铵根基团的嵌段聚合物的制备方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）将含有膦酸基团的单体与二酚单体或二硫酚单体按一定比例混合，加入二酚单体或二硫酚单体摩尔数1.15-2倍的中强碱，160℃经甲苯回流分水后，在高沸点的非质子极性溶剂中提高温度至185℃反应12小时；冷却至室温后，将反应混合液过滤除去不溶物，然后将滤液沉降在异丙醇中，收集固体，干燥后得到一定分子量的含有膦酸基团的片段；片段分子量为2000-20000；

（2）将含有氨基的单体与二酚单体或二硫酚单体按一定比例混合，加入二酚单体或二硫酚单体摩尔数1.15-2倍的中强碱，160℃经甲苯回流分水后，在高沸点的非质子极性溶剂中提高温度至185℃反应12小时；制备一定分子量的含有氨基的片段；片段分子量为2000-20000；

（3）将（2）中制得片段无需分离，室温下加入过量的多氟取代的单体，85℃经环己烷回流分水后，在高沸点的非质子极性溶剂中提高温度至110℃反应12小时；冷却至室温后，将反应混合液过滤除去不溶物，然后将滤液沉降在异丙醇中，收集固体，干燥后得到一定分子量的含有氨基的、以氟为端基的片段；片段分子量为2000-20000；

（4）将上述（1）和（3）得到的片段低聚物按照摩尔数1:1的比例混合，在高沸点的非质子极性溶剂中，110℃条件下反应12小时；

将反应液缓慢倾入去离子水中，得到纤维状聚合物，然后在60-80℃条件下浸泡5-10小时，重复3-5次，过滤，再在0.5M硫酸水溶液中、于60-80℃条件下浸泡5-10小时，重复2-3次，然后再次在60-80℃条件下于去离子水中浸泡5-10小时，重复3-5次，过滤，烘干，真空干燥，得到含有膦酸和铵根离子的嵌段聚合物（I）,X=HSO₄，m=1；M=H，n=2；

（5）将从步骤（4）制得的（I）溶解于N,N- 二甲基乙酰胺中,浓度为20%，将此溶液倾入0.5 M 碱溶液中，室温浸泡过夜，得到的固体再用去离子水洗涤三次，经真空干燥得到含有膦酸盐和氨基的聚合物（I）；所述的碱溶液为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、胺为NHR1R2R3 ；R1，R2，R3 = H 或C1-3 烷基的水溶液。

3.权利要求2所述的制备方法，其中的中强碱为碳酸钠、碳酸钾或碳酸铯。

4.权利要求2所述的制备方法，其中的高沸点非质子极性溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

5.权利要求1所述骨架含有膦酸和铵根基团的嵌段聚合物成膜后在制备纳滤、反渗透水处理膜方面以及质子交换膜燃料电池方面的应用。