[发明专利]一种耐溶剂交联结构阴离子交换膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐溶剂交联结构阴离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：（1）制备交联剂N,N’‑双(5‑溴戊基)‑N,N,N’,N’‑四甲基‑1,6‑己二胺（DBH）；（2）制备含氨基的聚芳醚砜（PAES）；（3）分别溶解交联剂（DBH）和主链聚芳醚砜（PAES）并按一定投料比进行混合，获得铸膜液，并浇注于玻璃平板上，在60~100℃下干燥得到所述阴离子交换膜。本发明制备的耐溶剂交联结构阴离子交换膜具有低溶胀率、高有机溶剂耐受性和高脱盐率。

技术领域

本发明涉及高分子聚合物材料领域，具体涉及一种耐溶剂交联结构阴离子交换膜的制备方法。

背景技术

水资源短缺对生态环境和全球社会经济发展的影响越来越大。海水淡化可以从源头上解决水资源短缺的问题，而大量未经处理的工业废水的排放对环境造成的严重破坏更是引人关注，这极大地促进了海水淡化和废水处理技术的发展，其中电渗析是应用最广泛和备受推崇的方法之一。电渗析(ED)运行是由离子交换膜的发展驱动的，可高效产水，且不需要相变，反应或化学物质。电渗析技术可进行盐和有机溶质的分离，且可以在广泛的盐度范围内使用。工业废水中含有的重金属、石油、芳香烃、染料、农药以及有机物和无机物对水体环境和人体带来极大危害。对于工业上的有机废水进行电渗析处理时需要耐有机溶剂离子交换膜，因为传统离子交换膜在有机盐溶液环境中会出现降解、明显溶胀或者官能团掉落，不利于电渗析过程。因此，开发具有优良耐有机溶剂能力的离子膜是亟待解决的问题。

为了提高离子交换膜耐溶剂性，采取构建三维交联网络结构的方式。本工作拟采用聚芳醚砜(PAES)为主链，添加交联剂，构筑三维交联网络，主链与交联剂彼此纠缠形成致密的膜结构，增强尺寸稳定性，达到长久耐有机溶剂。PAES是一种刚性结构的聚合物，它具有优良的机械稳定性、热稳定性和一定的化学稳定性并被广泛应用于电渗析、氯碱生产、燃料电池等方面。通过三维交联网状结构增强了PAES结构稳定性，进一步提升其在有机溶剂中耐久性，使IEMs能更好的应用于有机溶剂脱盐的实际应用场景。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐溶剂交联结构阴离子交换膜的制备方法。

为解决上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐溶剂交联结构阴离子交换膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)在圆底烧瓶中加入一定量的1,5-二溴戊烷并加入溶剂溶解；再在恒压滴液漏斗内加入一定量的N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺溶解于溶剂中得到稀溶液；随后将N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺稀溶液滴加至1,5-二溴戊烷稀溶液中加热搅拌，随着反应的进行，逐渐出现白色沉淀；反应结束后，过滤沉淀，收集滤液；将滤液通过旋转蒸发，得到少量固体和浓缩液体，再用弱极性溶剂洗涤，得到白色固体粉末，最后将粉末在真空干燥箱内干燥，得到如式(Ι)所示交联剂，命名为N,N’-双(5-溴戊基)-N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺DBH：

(2)称取一定量的4,4’-二氟二苯砜，2,2’-双(3-氨基4-羟基苯基)六氟丙烷，六氟双酚A单体在NMP中溶解，以碳酸钾为成盐剂，在氮气保护下于145℃反应4小时，升温至165℃再反应3小时；反应结束后冷却至室温，将其倒入异丙醇中不断搅拌得到黄绿色沉淀，用去离子水洗涤多次，真空干燥箱80℃干燥得到含氨基基团的聚芳醚砜PAES无规共聚物如式(II)，分子量为30000～60000：

(3)阴离子交换膜的制备：称取一定量的交联剂DBH和PAES，分别溶解于极性溶剂中；然后按照一定的投料比进行混合，加热搅拌得到铸膜液，冷却至室温，将其浇铸在洁净的玻璃板上，60-100℃真空干燥12-36小时，得到阴离子交换膜PAES-DBH其化学结构如式(III)所示：

进一步的，步骤(1)中所述反应温度为50-80℃，反应时间为12-36小时，优选为60℃，24小时。