[发明专利]部分含氟聚合物基阴离子交换膜化学接枝制备法

摘要

本发明涉及一种部分含氟聚合物基阴离子交换膜化学接枝制备法，首先制备部分含氟聚合物基膜或添加纳米蒙脱土的部分含氟聚合物杂化基膜，然后对基膜表面碱处理，引发碱处理膜及接枝含特定官能团的单体，最后进行接枝膜的季胺化处理得阴离子交换膜。本发明方法制备工艺简单、效率高，避免了阴离子交换膜常规制备中应用的氯甲醚等致癌物质，易于实现规模化工业生产。

主权项

一种部分含氟聚合物基阴离子交换膜化学接枝制备法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：（1）、部分含氟聚合物基膜的制备或添加纳米蒙脱土的部分含氟聚合物杂化基膜制备：将部分含氟聚合物粉末溶解于N,N‑二甲基乙酰胺、N,N‑二甲基甲酰胺或二甲亚砜溶剂中，搅拌使其溶解，得到含氟聚合物质量百分数为10%‑12%的铸膜液，静置至完全脱泡，刮膜，得到厚度为600‑1000μm的液膜；然后将液膜放入烘箱干燥，温度为40‑100℃，时间为5‑24h，膜成形后，取出放于水中浸泡，直至膜从玻璃板上脱落，得部分含氟聚合物基膜；或将部分含氟聚合物粉末溶解于N,N‑二甲基乙酰胺、N,N‑二甲基甲酰胺或二甲亚砜溶剂中，搅拌使其溶解，再加入占部分含氟聚合物质量5%‑15%的纳米蒙脱土，继续搅拌直至蒙脱土均匀分散在溶液体系中，得到含氟聚合物质量百分数为10%‑12%的铸膜液，静置至其完全脱泡，刮膜，得到厚度为600‑1000μm的液膜；然后放入烘箱烘干，温度为40‑100℃，时间为5‑24h，膜成形后，取出放于水中浸泡，直至膜从玻璃板上脱落，得添加纳米蒙脱土的部分含氟聚合物杂化基膜；（2）、基膜表面碱处理：将2‑5mol/L的KOH或NaOH乙醇溶液加入到三口烧瓶中，并加入3mg/ml的正四丁基溴化铵（TBAB）相转移催化剂水溶液，加入的正四丁基溴化铵相转移催化剂水溶液与KOH或NaOH乙醇溶液的体积比为1:20，在氮气保护下，将步骤（1）中得到的部分含氟聚合物基膜或添加纳米蒙脱土的部分含氟聚合物杂化基膜浸泡到混合液中，在50‑70℃进行碱处理反应5‑30min，得碱处理膜；（3）、引发碱处理膜及接枝含特定官能团的单体：取四氢呋喃溶剂于三口烧瓶中，加入引发剂过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈，使引发剂浓度为1.7×10‑2~1mg/ml，在氮气保护下，将碱处理膜放入烧瓶并浸泡到溶液中，保持膜在液面以下，在60℃下引发碱处理膜2‑4h；引发完毕后，将含有引发剂的溶液倒出，并立即在烧瓶中加入30‑60ml氯甲基苯乙烯溶液（质量百分浓度为90%~99%）或甲基丙烯酸环氧丙酯溶液（质量百分浓度为90%~99.8%）或环氧氯丙烷溶液（质量百分浓度为90%~99.8%），溶液浓度均采用四氢氟喃溶剂来调节，继续氮气保护，在60‑90℃下反应4‑8h，反应结束后，将膜取出并用三氯甲烷进行洗涤，除去未参加反应的单体及膜表面的均聚物，得部分含氟聚合物的接枝膜；（4）、接枝膜的季胺化处理：将接枝膜放入含有质量分数33%的三甲胺水溶液的三口烧瓶中，在40‑60℃进行季铵化反应6‑8h，反应结束后将膜浸泡在质量分数5%的NaCl水溶液中，使Cl‑达到饱和状态，即得到Cl‑型部分含氟聚合物基阴离子交换膜。