[发明专利]一种季铵化两性离子交换膜的制备方法

权利要求书

1.一种两性离子交换膜的制备方法，包括如下步骤：

1)采用下述方法a)或b)对聚合物膜进行辐照接枝：

a)采用共辐照接枝的方法：将聚合物膜、反应单体、参与接枝反应的溶剂加入到辐照管中，通氮气后密封，然后用⁶⁰Coγ射线或电子束在室温下进行共辐照接枝反应；

b)采用预辐照接枝的方法：先将聚合物膜用⁶⁰Coγ射线或电子束辐照，然后将辐照后的聚合物膜与含有反应单体的接枝溶液混合，搅拌反应；

其中，所述聚合物膜为聚偏氟乙烯膜、聚氟乙烯膜、乙烯-四氟乙烯共聚物膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯膜中的一种；所述反应单体由单体I和单体II组成，单体I为对苯乙烯磺酸钠和/或对苯乙烯磺酸钾，单体II为甲基丙烯酸二甲氨基甲酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基丙酯中的一种或多种；所述参与接枝反应的溶剂为二甲基亚砜和/或二乙基亚砜；所述含有反应单体的接枝溶液是将所述反应单体溶于二甲基亚砜和/或二乙基亚砜得到的溶液；

2)步骤1)反应完毕后，取出辐照接枝后的膜，用去离子水洗净均聚物和未反应完的单体；然后将该膜材料放入盐酸水溶液中进行质子化反应，得到具有磺酸根离子和季铵根离子的两性离子交换膜。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)的方法a)共辐照接枝反应的吸收剂量为5～100kGy。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)的方法b)对聚合物膜进行辐照的剂量为5～100kGy。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)的方法b)中，辐照后的聚合物膜与单体溶液混合后的反应温度为40～80℃，反应时间为1～6h。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中⁶⁰Coγ射线辐照剂量率为20～100Gy/min，电子束辐照剂量率为10～100Gy/s。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述聚合物膜的厚度为25-50μm。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)的反应溶液中，单体I和单体II总的摩尔浓度为0.1mol/L～2mol/L，其中单体I和单体II的摩尔比为3∶1～1∶3。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述质子化反应是将膜材料浸入盐酸水溶液中在室温至70℃下搅拌10～24小时，其中，所述盐酸水溶液浓度为1～3mol/L。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)之后，将制得的两性离子交换膜浸入聚电解质溶液中自组装，制备成双层或多层离子交换膜。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述聚电解质溶液为Nafion溶液、聚对苯乙烯磺酸钠溶液、季铵化聚苯乙烯溶液和季铵化聚芳醚酮溶液中的一种或多种。