[发明专利]一种阳离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种阳离子交换膜，其特征在于所述阳离子交换膜以微孔膜为支撑材料，微孔膜孔隙内填充有功能聚合物，功能聚合物至少包含如下分子结构，

其中R为H或C_nH_2n+1，n=1,2,3,4。

2.一种用于制备权利要求1所述的阳离子交换膜的方法，其特征在于包括以下步骤：

单体制备步骤：将甲醇钠溶解于甲醇中，同时加入对羟基苯磺酸钠和3-卤代丙烯，或同时加入对羟基苯磺酸钠和3-卤代-2-烷基丙烯，或同时滴入对羟基苯磺酸钠的甲醇溶液和3-卤代丙烯，或同时滴入对羟基苯磺酸钠的甲醇溶液和3-卤代-2-烷基丙烯；搅拌下使体系在回流中反应2-20h，反应完毕除去反应生成的固体物得到产物溶液，除去产物溶液中的甲醇后得到固体产物，将固体产物溶于有机溶剂中，然后加入固体产物物摩尔量的0.8-1.2倍的吡啶盐酸盐，在温度70-100^oC和搅拌下反应4-24h，反应完毕除去反应生成的固体物，就得到单体溶液；

成膜步骤：将单体溶液与交联剂、引发剂和共聚单体混合形成膜液，使膜液充入微孔膜的孔隙中，然后将微孔膜夹持于两片片材之间，若两片片材之间存在的气泡，则排除；升温使微孔膜内的膜液发生聚合反应，反应结束后剥离两片片材，就得到阳离子交换膜。

3.根据权利要求2所述的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的3-卤代丙烯或3-卤代-2-烷基丙烯的摩尔量为对羟基苯磺酸钠摩尔量的0.8-1.2倍，甲醇钠的摩尔量为对羟基苯磺酸钠摩尔量的0.8-1.2倍。

4.根据权利要求2所述的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的3-卤代丙烯或3-卤代-2-烷基丙烯为氯代物、溴代物或碘代物，所述的烷基取自甲基、乙基、丙基和丁基中的任一种。

5.根据权利要求2所述的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜；所述有机溶剂用量为除去甲醇后得到的固体产物和吡啶盐酸盐质量之和的25%-200%。

6.根据权利要求2所述的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述共聚单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯类单体或甲基丙烯酸酯类单体，聚合反应的温度为50-100^oC，聚合反应的时间为2-48h；共聚单体的摩尔数为单体溶液中单体摩尔数的0.1-1倍。

7.根据权利要求2所述的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述固体产物溶于有机溶剂前还需经过提纯处理即将固体产物溶解于水中、然后经冷却使溶于水中的固体产物结晶析出；将结晶析出的固体物溶于有机溶剂中，然后加入固体物摩尔量的0.8-1.2倍的吡啶盐酸盐，在温度70-100^oC和搅拌下反应4-24h，反应完毕除去反应生成的固体物，就得到单体溶液。

8.根据权利要求2所述的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述交联剂为分子结构至少含两个碳碳双键的有机物，包括二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯、二甲基丙烯酸1,3-丁二醇酯、二丙烯酸1,3-丁二醇酯、二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸1,6-己二醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、二甲基丙烯酸四乙二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，所述交联剂的摩尔数为单体与共聚单体摩尔数之和的0.1-0.4倍。

9.根据权利要求2所述的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯或过氧化二碳酸二环己酯，引发剂摩尔数与单体、交联剂及共聚单体摩尔数之和的比值为0.5-10：100。