[发明专利]阴离子交换聚合物和用于制备离子交换聚合物的方法

说明书

本发明公开一种离子交换聚合物。所述离子交换聚合物是交联剂单体与阳离子单体之间发生反应的反应产物。所述交联剂单体是第一交联单体与第二交联单体之间发生反应的反应产物。此外，所述阳离子单体包括季铵基。本发明还公开一种用于制备离子交换聚合物的方法。所述方法包括制备可固化溶液的步骤和固化所述可固化溶液的步骤。制备所述可固化溶液的所述步骤包括将一对交联单体、包括季铵基的阳离子单体和酸混合。本发明还公开一种膜。所述膜包括通过所提供的所述方法制成的所述离子交换聚合物。

技术领域

本发明涉及离子交换聚合物。

背景技术

MacDonald的美国专利4,617,321公开一种用于通过聚合单体在水性溶剂体系中的可固化溶液来制造阳离子交换膜的方法，所述专利以引用的方式并入本说明书中。单体的可固化溶液包括脂族磺酸单体和两种交联单体。两种交联单体以聚合反应同时形成交联单元。聚合反应还包括自由基生成催化剂。

发明内容

下文描述一种阴离子交换聚合物组合物。所述阴离子交换聚合物组合物包括在交联剂单体与阳离子单体之间反应的反应产物。交联剂单体是在第一交联单体与第二交联单体之间第一反应的第一反应产物。阳离子单体包括季铵基。

下文还描述一种用于制备阴离子交换聚合物的方法。所述方法包括制备可固化溶液的步骤和固化所述可固化溶液的步骤。制备所述可固化溶液的步骤包括将化学组分混合并使用水作为溶剂的步骤。所述化学组分包括第一交联单体、第二交联单体、包括季铵基的阳离子单体和酸。第一交联单体具有下式：

其中R＝H或CH₃。第二交联单体具有下式：

其中R'＝H或CH₃。

下文还描述一种离子交换膜。离子交换膜包括阴离子交换聚合物，所述阴离子交换聚合物包括多个具有由下式表示的结构的结构单元：

其中R、R'＝H或CH₃并且X^-＝Cl^-或SO₄^2-。

当二烯丙基二甲基氯化胺聚合时，它可形成环状的5元环结构。在不受理论束缚的情况下，包括该5元环结构的离子交换聚合物和离子交换膜对碱和酸具有增加的耐受性。碱和酸通常用于维护离子交换聚合物和离子交换膜。另外，当用于电渗析和双极电渗析方法中时，包括所述5元环结构的离子交换聚合物和离子交换膜还可具有较低的结垢可能。

具体实施方式

阴离子交换聚合物组合物包括在交联剂单体与阳离子单体之间反应的反应产物。交联剂单体是在第一交联单体与第二交联单体之间第一反应的第一反应产物。阳离子单体包括至少一种季铵基。

第一交联单体具有下式：

其中R＝H或CH₃。

例如，第一交联单体可以是丙烯酰胺(AA)或甲基丙烯酰胺(MAA)，其中MAA是优选的。

第二交联单体具有下式：

其中R′＝H或CH₃。

例如，第二交联单体可以是N-(羟甲基)丙烯酰胺(NHMA)或N-(羟甲基)甲基丙烯酰胺(NMMAA)。

第一交联单体与第二交联单体反应以形成交联剂单体。所述反应可在室温下并在酸存在下根据以下反应式进行：