[发明专利]季铵化交联型聚合物、阴离子交换膜及其制备与应用方法

权利要求书

1.一种季铵化交联型聚合物，其特征在于，其含有如式(I)所示的结构式：

其中，

Ar选自芳烃基；

R₃选自

R₂＝R₃，或选自H、甲基或乙基；

R₁选自如下结构中的任一种：

且：

(x+y)＝0.18-0.26，(m+n)＝0.74-0.82，0y/(x+y)≤1，0p≤1，0≤q1；n1＝1～7，n2＝1～3。

2.根据权利要求1所述的季铵化交联型聚合物，其特征在于，其中，所述芳烃基选自以下结构中的任一种：

(a)(b)

(c)(d)

3.一种季铵化交联型聚合物的制备方法，其特征在于，包括：

将氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物进行氯甲基化反应，获得氯甲基化的第一共聚物；

将所得氯甲基化的第一共聚物与季铵基化反应物进行反应，获得含有季铵基支链的第二共聚物；

将芳烃与4-乙酰基吡啶进行共聚，获得聚芳基吡啶共聚物；

将所述聚芳基吡啶共聚物与所述第二共聚物进行加热反应，得到所述季铵化交联型聚合物；

其中，所述季铵基化反应物选自碳原子数为4-16烷基链的叔胺或N,N,N,N',N'-五甲基-1-氨基-6-碘化铵；所述芳烃选自联苯、对三联苯、间三联苯和四联苯中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，其具体包括：

(1)所述第一共聚物的合成：

将氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物进行溶解，向其溶液中加入氯甲基化试剂和催化剂进行氯甲基化反应，提取产物，得到所述第一共聚物，其中，反应温度为0-60℃，反应时间为2-72h；

(2)所述聚芳基吡啶共聚物的合成：

将芳烃和4-乙酰基吡啶加入二氯甲烷中，向其混合液中加入质子化试剂和催化剂，室温下反应至溶液变得粘稠，提取产物，得到所述聚芳基吡啶共聚物；

(3)所述第二共聚物的合成：

将所得第一共聚物进行溶解，向其溶液中加入碳原子数为4-16烷基链的叔胺或N,N,N,N',N'-五甲基-1-氨基-6-碘化铵进行反应，反应温度为20～60℃，时间为6～72h，得到所述第二共聚物；

(4)所述季铵化交联型聚合物的合成：

将所述聚芳基吡啶共聚物与所述第二共聚物混合形成均质混合溶液，加热后进行反应，得到所述交联型共聚物。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：其中，(1)中所述溶解使用的溶剂选自三氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、二氯乙烷中的一种或多种，所述氯甲基化试剂选自1,4-二氯甲氧基丁烷、三甲基氯硅烷中的一种或多种，其催化剂选自无水四氯化锡；(2)中所述质子化试剂选自三氟甲磺酸，其催化剂选自三氟乙酸；(3)中所述溶解使用的溶剂选自三氯甲烷；(4)中所述混合溶液含有溶剂N,N-二甲基甲酰胺。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：其中，(1)中所述提取包括：向反应后的体系中加入第一沉淀剂，其后将析出的物质进行第一纯化，得到所述第一共聚物；(2)中反应的时间为2-72h，所述提取包括：向反应后的体系中加入第二沉淀剂，其后将析出的物质进行第二纯化，得到所述所述聚芳基吡啶共聚物；且所述第一沉淀剂选自甲醇、乙醇或乙酸乙酯中的一种或多种；所述第二沉淀剂选自水、甲醇、乙醇中的一种或多种或NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃溶液中的一种或多种；所述第一纯化包括：向析出的物质中加入四氢呋喃和/或醇溶液进行纯化；所述第二纯化包括：将析出的物质进行分离、水洗、干燥，其后溶于第二溶剂中，再加入第三沉淀剂，将析出的物质再次分离、干燥后，所述第二溶剂选自选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、1-甲基-2-吡咯烷酮、环己酮中的一种或多种，所述第三沉淀剂选自甲醇和/或乙醇。