[发明专利]一种聚氧芴吲哚型阴离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种聚氧芴吲哚型阴离子交换膜，其特征在于，结构如下：

其中，1＞x＞0，n＝1～10的正整数，R为H或季铵、螺环季铵、咪唑鎓、哌啶鎓、吡啶鎓、吡咯鎓阳离子。

2.一种聚氧芴吲哚型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)聚氧芴吲哚型材料的合成：在冰水浴条件下，将氧芴、靛红加入至溶剂A中，通过机械搅拌使其完全溶解，加入三氟乙酸，然后在冰浴条件下加入三氟甲磺酸，冰浴条件下反应1h后逐渐升到室温继续反应，反应生成褐色粘稠状固体，直至机械搅拌搅不动为止，依据三氟甲磺酸的加入量不同，控制反应时间为3-10h，反应时间随着三氟甲磺酸的加入量增加而缩短；将反应物倒入沉淀剂A中，过滤、洗涤、干燥得到聚氧芴吲哚型材料；

所述的氧芴：靛红：三氟甲磺酸：三氟乙酸的摩尔比为1:1.1:4:0.67；

所述的氧芴：靛红在溶剂A中的w/v为0.2288～0.2540；

所述的三氟乙酸：溶剂A的体积比为0.1031:1；

所述的溶剂A为二氯甲烷或三氯甲烷；

所述的沉淀剂A为冰水或5wt％-10wt％的氢氧化钠水溶液；

(2)离子液体的合成：将含有脂肪链的二溴单体及离子化试剂溶解于溶剂B中，在20～60℃反应48h，将析出的固体产物用溶剂B反复清洗3～5次，真空干燥得到离子液体；

所述的含有脂肪链的二溴单体结构如下：其中n＝1～10的正整数；

所述的含有脂肪链的二溴单体：离子化试剂的摩尔比2～3:1；

所述的含有脂肪链的二溴单体及离子化试剂的总质量在溶剂B中的w/v分别为10～30％；

所述的溶剂B为乙酸乙酯或乙腈；

所述的离子化试剂为N-甲基哌啶、N-甲基吡咯烷、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、N-甲基吗啡啉中的一种；

(3)聚氧芴吲哚型阴离子交换膜的制备：在80℃温度条件下，将聚氧芴吲哚型材料溶解在DMSO中，然后加入碳酸钾，再加入离子液体，在80℃温度条件下反应36-48h，将反应溶液倒入沉淀剂B中，过滤、洗涤、干燥；再将产物溶于溶剂C中，配成铸膜液后浇铸成膜；将膜浸泡于3mol/L氯化钠溶液中24～48h，在去离子水中浸泡至中性，烘干，即得到聚氧芴吲哚型功能化阴离子交换膜；

所述的聚氧芴吲哚型材料中的重复单元:K₂CO₃:离子液体的摩尔比为1:0.8～2:0.8～2；

所述的聚氧芴吲哚型材料在溶剂C中的w/v为3～10％；

所述溶剂C为N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜的一种；

所述的沉淀剂B为丙酮或乙酸乙酯；

所述的铸膜液w/v为3～10％；

所述的聚氧芴吲哚型材料与DMSO的w/v为2～10％；

上述的w/v的单位均为g/ml。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的干燥为真空干燥，温度为40～100℃，时间为6小时以上。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的真空干燥温度为30～60℃，时间为12小时以上。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，干燥为真空干燥，温度为40～80℃，时间为8小时以上。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，浇铸法成膜的烘干温度为50～80℃，时间为24～48小时。