[发明专利]一种交联型碱性聚芳醚阴离子交换膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种交联型碱性聚芳醚阴离子交换膜，其特征在于由以下结构式的聚芳醚化合物构成：

其中,x和y为聚合度，x＝1～200且0＜y≤200，0<x/(x+y)<1，0<y/(x+y)<1,交联度＝a/x，聚合物的相对分子量为10000～100000；

Q为交联单元，结构式为如下式(a)～式(e)中的任意一种：

选自结构式(1)～式(3)中的任意一种，

其中R₁为CH₃，中的任意一种；

选自式(4)～式(5)中的任意一种：

对应式(1)～式(3)中的结构式，分别选自结构式(6)～式(8)中的任意一种：

其中R₂＝CH₃，中的任意一种；

选自式(9)～式(14)中的任意一种：

2.如权利要求1所述的交联型碱性聚芳醚阴离子交换膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤(1)、聚芳醚化合物的制备：将双酚单体Ar₁，双酚芳香单体Ar₃，含有卤素原子的芳香单体Ar₂和催化剂按照摩尔比1:(0.1～10)：(1.1～11)：(2.2～22)加入到反应容器中，然后加入带水剂和极性非质子溶剂p，140℃下反应2～3h，后升温至150～210℃反应3～16h，将反应物倒入乙醇中析出，并用乙醇和去离子水反复洗涤3次，80℃下真空干燥24h，得到无规聚芳醚化合物；

所述的双酚单体Ar₁和双酚芳香单体Ar₃分别具有如下结构特征:

其中选自结构式(19)～式(21)中的任意一种：

选自结构式(22)～式(27)中的任意一种：

含有卤素原子的芳香单体Ar₂具有如下结构特征：且选自结构式(28)～式(29)中的任意一种：

所述的无规聚芳醚化合物具有如下结构特征：

其中，选自结构式(30)～式(32)中的任意一种：

选自式(4)～式(5)中的任意一种：

选自式(9)～式(14)中的任意一种：

步骤(2)、聚芳醚化合物的溴化：取步骤(1)中制备的无规聚芳醚化合物溶解在四氯乙烷中，按照聚芳醚化合物、溴化试剂N-溴代丁二酰亚胺和引发剂偶氮二异丁腈摩尔比为1：(2～5)：(0.1～0.25)投料，并且体系在氮气保护下升温至80～85℃反应5～8h，倒入乙醇中沉淀，然后用乙醇反复洗涤3次，60℃真空干燥得到溴化的聚芳醚化合物；

所述的溴化的聚芳醚化合物具有如下结构特征：

其中Ar₁″选自式(33)～式(35)中的任意一种：

其中R₄＝CH₂Br或CH₃；

步骤(3)、交联：将上述步骤(2)中取得的溴化的聚芳醚化合物溶解在极性非质子溶剂p中，形成质量分数为8～10wt％的溶液，加入交联剂T，反应0.5～3h，得到交联的聚芳醚化合物；

步骤(4)、季铵化：往交联的聚芳醚化合物中加入季铵化试剂，反应20～24h，之后将溶液浇铸在镀膜机上洗干净的玻璃板上面，50℃下干燥24h以使溶剂挥发完全，将膜从玻璃板上面揭下得到季铵化交联的阴离子交换膜；

步骤(5)、碱化：将步骤(4)中得到交联的阴离子交换膜浸入碱液中浸泡24h使其充分地进行离子交换，之后用去离子水将膜洗涤至中性，得到交联型碱性聚芳醚阴离子交换膜。