[发明专利]聚合胺类的逐步烷基化

说明书

本发明的描述1.本发明的主题内容

本发明涉及：

(1)聚合物伯胺类逐步烷基化方法，该方法是通过用有机金属碱逐步脱去质子并随后与烷基卤化物反应进行的。

(2)用另外的官能团对通过方法(1)制备的聚合物叔胺类进行改性的方法。

(3)用方法(1)得到的具有仲和/或叔氨基以及具有季铵基团的聚合物。

(4)由方法(2)得到的具有仲和/或叔氨基和另外一些官能团(特别是阳离子交换基团)的聚合物。

(5)上述聚合物(1)，(2)，(3)，(4)的膜，该膜可以是未交联的或以离子型交联的或以共价键交联的。

(6)任选含有其它官能团的碱性聚合物(1)，(2)，(3)，(4)与含有磺酸、膦酸或羧酸基团的聚合物的酸-碱共混物/酸-碱共混物膜的制备方法。

(7)可由方法(6)得到的酸-碱共混物/酸-碱共混物膜，其中共混物/共混物膜也可是以共价键交联的。

(8)离子交换聚合物(3)，(4)，(5)，(7)作为薄膜在膜工艺中的应用，例如在聚合物电解质薄膜燃料电池(PEFC)中，直接甲醇燃料电池(DMFC)中，在氧化还原电池以及电渗析中的应用。

(9)亲水性聚合物(3)，(4)，(5)，(7)作为薄膜在渗析和反渗透，纳米过滤，扩散渗析，透气，全蒸发以及全提取(perstraction)中的应用。

2.本发明要解决的技术问题

如果用已知方法来进行伯胺的烷基化，则除了得到仲胺之外还形成了叔胺和季铵盐。低分子量的伯，仲和叔胺的混合物，能够用例如蒸馏法来对它们加以分离。然而，如果反应后用常规方法将聚合物的伯胺基团烷基化，则伯，仲和叔氨基基团便会同时存在于一个大分子上。因而，如果采用常规的烷基化方法，不可能按目的需要从聚合物叔胺制得仲或叔聚合物胺类。本发明成功地解决了该技术问题。3.已有技术及其缺点

已有许多方法用于将伯胺基团引入聚合物中。在这点上应提及其中的两种：

·用适合此目的的还原剂，例如用连二亚硫酸钠，来还原已硝基化的各聚合物上的硝基(Naik，H.A.；Parsons，I.W.：聚亚芳基醚/砜聚合物类的化学改性：在主链上胺化了的材料的制备和性能，Polymer 32，140(1991))。

·在锂化聚合物中，例如在锂化聚砜中，引入叠氮化物基团(Guiver，M.D；Robertson，G.P.：聚砜的化学改性：由锂化聚砜中间体制备叠氮化物衍生物的易行方法，Macromolecules 28，294-301(1995))并将叠氮化物基团用硼氢化钠随后还原而得到氨基(Guiver，M.D.；Robertson，G.P.；Foley，S.：聚砜的化学改性11：向芳香链中引入伯胺基团的一种有效方法，Macromolecnles，28，7612-7621(1995))。

通过将锂化聚合物与含有叔氨基基团的芳香酮类、醛类或羧酸酯类反应，能将叔氨基基团引入螯合物中(Kerres，J.；Ulrich，A.；Haring，Th.：用N-碱性基团和用离子交换基团在侧链上对工程聚合物改性，德国专利申请19836514.4，申请日1998年8月12日)。

从已有技术中，不能得知这样的反应，即按照目的需要将仲氨基基团引入聚合物中的反应，也不能由已知技术中得知这样的反应，即由具有伯氨基基团的聚合物有可能生产具有仲氨基基团的聚合物，以及由具有仲氨基基团的聚合物可以生产具有叔氨基基团的聚合物。

4.发明目的

作为本发明的结果，可以得到这样的一些聚合物，这些聚合物含有仲氨基基团和/或叔氨基基团和/或季铵基团，它们是由以伯氨基基团改性的聚合物逐步烷基化得到的。此外，使用本发明除通过伯氨基基团和仲氨基基团的逐步烷基化可以得到叔氨基基团外，产生叔氨基基团之后，能得到的聚合物还含有其它一些基团。此外，通过本发明可得到上述聚合物的薄膜和由可以混入的其它聚合物得到的薄膜。5.如何实现本发明的目的(发明描述)

为了描述清楚，本发明的描述将分为三部分：

a.聚合物的伯氨基基团逐步烷基化成仲氨基和叔氨基基团并成为季铵盐，

b.向含有仲氨基和/或叔氨基基团的聚合物中引入其他官能团，

c.含有仲氨基和/或叔氨基基团的碱性聚合物与含有磺酸，膦酸或羧酸基团的聚合物的酸-碱共混物。

a.聚合物的伯氨基基团逐步烷基化成仲氨基和叔氨基基团并转化成为季铵盐。