[发明专利]基于聚醚醚酮的1-甲基咪唑/TMPD协同胺化膜制备及应用

摘要

本发明公开了一种基于聚醚醚酮的1‑甲基咪唑/TMPD协同胺化膜，是以聚醚醚酮作为膜基质，采用带有疏水苯环结构的N,N,N’,N’‑四甲基对苯二胺(TMPD)和1‑甲基咪唑作为协同胺化试剂，TMPD由于具有双结合位点，引入膜中利于形成局部交联结构，在不牺牲膜离子交换容量和离子传导率的同时能有效强化膜的机械性能及尺寸稳定性。1‑甲基咪唑的存在则保证聚合物链段上的活性基团完全反应而避免过度交联。两种胺化剂协同作用使膜的综合性能得以显著提高，其吸水率为22.65～38.94wt.％，机械强度为24.81～44.18MPa，离子交换容量为2.279～2.564mmol.g^‑1，室温下氢氧根离子传导率为0.015～0.028S cm^‑1。

主权项

1.一种基于聚醚醚酮的1‑甲基咪唑/TMPD协同胺化膜，其特征在于，以聚醚醚酮作为膜基质，N,N,N’,N’‑四甲基对苯二胺和1‑甲基咪唑作为协同胺化试剂；膜厚度为60～80μm，吸水率为22.65～38.94wt.％，机械强度为24.81～44.18MPa，离子交换容量为2.279～2.564mmol.g^‑1，室温下氢氧根离子传导率为0.015～0.028S cm^‑1；具体步骤如下：步骤一、将聚醚醚酮溶于浓硫酸中得到均相溶液，所得均相溶液质量分数为1～10wt.％，向该均相溶液中加入氯甲基辛基醚，氯甲基辛基醚与聚醚醚酮的体积质量比为15～20mL/g，在‑10℃条件下反应20～60min，氯甲基化聚醚醚酮于水中析出，过滤并洗涤至中性，40℃真空干燥48h，待用；步骤二、将步骤一得到的氯甲基化聚醚醚酮溶于N,N‑二甲基甲酰胺中配制成质量体积浓度为0.05～0.2mg/L的聚合物溶液，向该聚合物溶液中加入1‑甲基咪唑，1‑甲基咪唑与氯甲基化聚醚醚酮的体积质量比0.0875～0.1125mL/g，室温下搅拌3h后再加入N,N,N’,N’‑四甲基对苯二胺溶液，其中，N,N,N’,N’‑四甲基对苯二胺质量为氯甲基化聚醚醚酮质量的2.5～15.0％，高速搅拌1h至溶液呈均匀蓝紫色；最后再向溶液中加入1‑甲基咪唑，再次加入的1‑甲基咪唑与氯甲基化聚醚醚酮的体积质量比为0.25mL/g，搅拌3h后得到铸膜液；步骤三、将步骤二得到的铸膜液脱泡后在玻璃板上流延，60℃下干燥10～12h，升温至80～100℃进行退火处理6～12h，所得膜材料浸泡在1M NaOH溶液中48h进行充分的离子置换，再用去离子水反复清洗至中性，干燥后得到基于聚醚醚酮的1‑甲基咪唑/TMPD协同胺化膜。