[发明专利]一种不含吸电子基团的醚氧基对位季铵结构阴离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种不含吸电子基团的醚氧基对位季铵结构阴离子交换膜，其特征在于，所述的一种不含吸电子基团的醚氧基对位季铵结构阴离子交换膜的分子结构如下：

该材料的分子量为20-100kg mol^-1；其中，Ar的结构为：

R1为或在碳链中加入醚氧键，总长度为0-12个原子；

R2为引入的阳离子功能基团；

所述的R2为引入的阳离子功能基团，能包括：

2.根据权利要求1所述的一种不含吸电子基团的醚氧基对位季铵结构阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

(1)聚芳醚酮聚合物材料的制备：

在氮气保护下，将4,4’-二氟二苯酮，芳族二羟基单体(HO-Ar-OH)和碳酸钾溶解于溶剂A中，再加入甲苯，在120～170℃下回流1～4h至水和甲苯完全除去，然后升温至130～180℃，反应2～8h；将反应溶液倒入沉淀剂B中，过滤、洗涤、80℃下干燥12～48h得到聚芳醚酮；

所述的芳族二羟基单体与4,4’-二氟二苯酮、碳酸钾的摩尔比为1:(0.5～2):(1～2.5)；

所述的芳族二羟基单体、4,4’-二氟二苯酮、碳酸钾在溶剂A中的质量浓度w/v为10～50g/mL；

所述的甲苯与溶剂A的体积比为3:3～3:5；

(2)聚芳醚胺聚合物材料的制备：将聚芳醚酮、甲酰胺和甲酸溶解于溶剂C中，140～200℃反应10～40h；将反应溶液倒入沉淀剂D中，过滤，将析出的固体产物加入溶剂E中，然后一边滴加100mlHCl溶液一边升温至50～120℃，反应24h～120h；将反应悬浮液过滤，用KOH溶液和去离子水洗涤至中性，在60℃下干燥12～48h得到聚芳醚胺；

所述的聚芳醚酮与甲酰胺的摩尔比为1:30～1:60；

所述的甲酰胺与甲酸的体积比为1:1～2:1；

所述的聚芳醚酮在溶剂C中的质量浓度w/v为1～10g/mL；

所述的溶剂C与溶剂E体积比为1:3～2:3；

所述的HCl溶液浓度为5～20％；

所述的KOH溶液浓度为10～40％；

(3)卤代脂肪链阳离子液体的合成：将含有脂肪链的二卤单体及离子化试剂溶解于溶剂F中，在20～40℃反应12～48h得到白色悬浮液，将过滤后的虑液旋转蒸发得到混合有机相；将混合有机相在分液漏斗中分离得到下层产物，并用溶剂G反复清洗3～5次；在60℃下干燥12～48h得到离子液体；

所述的脂肪链的二卤单体为全碳链或含醚氧键的碳链的二溴或二氯单体，总长度为2～14个原子；

所述的离子化试剂为三甲胺、1-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、N-甲基哌啶、DABCO、吡啶和N-甲基哌嗪中的一种；

所述的含有脂肪链的二卤单体与离子化试剂的摩尔比1:2～1:6；

所述的含有脂肪链的二卤单体及离子化试剂在溶剂F中的体积分数为40～60％；

(4)不含吸电子基团的对位季铵结构阴离子交换膜的制备：将聚芳醚胺溶解于溶剂H中，加入季铵化试剂和催化剂，在30～80℃下反应12～60h；然后将反应溶液倒入沉淀剂I中，过滤、洗涤、并在60℃下干燥10～30h；再将产物溶于溶剂J中配成铸膜液后浇铸成膜；将膜浸泡于1mol/L氢氧化钾溶液中24～48h，在去离子水中浸泡至中性，即可得到不含吸电子基团的对位季铵结构阴离子交换膜；

所述的季铵化试剂为离子液体和碘甲烷中的一种；

所述的聚芳醚胺与季铵化试剂与催化剂的摩尔比为1:(1～6):(0～3)；

所述的聚芳醚胺在溶剂H中的质量浓度为w/v为1～15g/mL；

所述的铸膜液质量浓度w/v为2～8g/mL。