[发明专利]一种亲水长侧链碱性阴离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种亲水长侧链碱性阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，该亲水长侧链碱性阴离子交换膜的化学结构式为：

式中：

R₁和R₂为氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、烯丙基、环己基、CH₂SiMe₃、CH₂C₆H₄-6-N(CH₃)₂、CH(SiMe₃)₂、CH₂C₆H₅、苯基、C₆H₃-2,6-(CH₃)₂、C₆H₃-2,6-(CH₂CH₃)₂、C₆H₃-2,6-(CH(CH₃)₂)₂、C₆H₃-2,6-(C(CH₃)₃)₂、C₆H₃-4-CH₃-2,6-(C(CH₃)₃)₂、C₆H₃-2,4,6-(C(CH₃)₃)₂或萘基，R₁与R₂相同或不同；

X^-选自氢氧根、氯离子、溴离子、碘离子、碳酸根、硫酸根、硝酸根、磷酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、三氟乙酸根和三氟磺酸根；

y为整数，为1≤y≤50；

z为整数，为1≤z≤500；

所述的亲水长侧链碱性阴离子交换膜的制备方法包括如下步骤：

(1)溴代物合成：

在氮气保护下，将氢化锂、氢化钠或氢化钾加入溶剂1中，充分搅拌后加入聚乙二醇单甲醚化合物，反应2-24h后，将得到的溶液加入到α,ω-二溴化合物中，充分搅拌，在60-200℃条件下反应8-50h；然后将得到的反应液进行抽滤、水洗、干燥、减压蒸馏精制，得到无色透明液体，即溴代物；其中，氢化锂、氢化钠或氢化钾的物质的量与聚乙二醇单甲醚化合物的物质的量相同，氢化锂、氢化钠或氢化钾的物质的量与α,ω-二溴化合物的物质的量之比为1：3-5；

(2)含有亲水长侧链咪唑类化合物的合成：

在氮气保护下，将咪唑基团的锂盐、钠盐或钾盐溶于溶剂1中，加入步骤(1)中得到的溴代物，溴代物的物质的量是咪唑基团的锂盐、钠盐或钾盐的0.5-1倍，室温反应24-72h后，将得到的反应液进行抽滤、水洗、干燥，之后用柱层析分离法提纯，得到黄色透明液体，即亲水长侧链咪唑类化合物；

(3)亲水长侧链碱性阴离子交换膜的制备：

用溶剂2溶解氯甲基化聚砜，配制成w/v浓度为3％-10％的溶液，再加入步骤(2)中合成的亲水长侧链咪唑类化合物，亲水长侧链咪唑类化合物的加入量是氯甲基化聚砜中氯甲基物质的量的1.5-2倍，在60-100℃条件下反应6-24h，反应结束后，用试剂3析出，并在该试剂中洗涤3-5次，放置于真空和40-60℃条件下干燥24h，得到聚合物；将得到的聚合物溶解于溶剂2中，配置成浓度为w/v＝2％-20％的铸膜液，采用溶液浇铸法将铸膜液置于玻璃平板上，在40-200℃下烘干12-96h后，从玻璃平板上将膜揭下，置于浓度为0.2mol/L-5mol/L的碱液中浸泡48h，进行离子交换，用去离子水洗至中性，得到亲水长侧链碱性阴离子交换膜；

所述的步骤(1)中溶剂1为苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、环己烷、四氢呋喃、二甲基四氢呋喃、四氢吡喃或1,4-二氧六环；

所述的步骤(3)中试剂2为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜；

所述的步骤(3)中试剂3为苯、甲苯、正戊烷、正己烷、环己烷、乙醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环或乙酸乙酯或乙腈。