[发明专利]自增湿性离子交换复合膜及其制备方法

权利要求书

1.一种自增湿性离子交换复合膜，其包括a)具有由式2表示的交联重复单元的聚亚芳基醚砜共聚物作为多孔聚合物载体；b)芳烃聚合物离子交换膜，其形成在所述载体的表面；和c)具有纳米裂纹的形态学图案的疏水性薄涂覆层，其在离子交换膜的表面上；

式2

其中每个Q是单键、O、S、C(＝O)、C(＝O)NH、Si(CH₃)₂、(CH₂)_p(1≤p≤10)、(CF₂)_q(1≤q≤10)、C(CH₃)₂、C(CF₃)₂或C(CH₃)(CF₃)，并且，表示相应结构单元的摩尔比的n满足0n1。

2.根据权利要求1所述的自增湿性离子交换复合膜，其中所述多孔聚合物载体是电纺膜或无纺布。

3.根据权利要求1所述的自增湿性离子交换复合膜，其中所述芳烃聚合物选自由聚苯并咪唑、聚苯并噁唑、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯基喹喔啉、其共聚物以及其组合组成的组。

4.根据权利要求1所述的自增湿性离子交换复合膜，其中所述芳烃聚合物离子交换膜包括：含有由式3表示的第一重复单元和式4表示的第二重复单元的芳烃聚合物：

式3

其中X¹、X²和X³彼此相同或不同并且分别独立地是SO₂或O，Y₁和Y₂分别独立地是SO₃H或SO₃Na，且n1是30-70的整数，

式4

其中X⁴、X⁵和X⁶彼此相同或不同并且分别独立地是SO₂或O，n2是100-n1，并且n1是30-70的整数；和/或

由式5、式6或式7表示的芳烃聚合物：

式5

其中X₇、X₈、X₉、X₁₀、X₁₉、X₂₀、X₂₁、X₂₂和X₃₁彼此相同或不同并且分别独立地是硫醚(S)、醚(O)或砜(SO₂)，T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈、T₂₀、T₂₁、T₂₂、T₂₃、T₂₄、T₂₅、T₂₆、T₂₇、T₃₉、T₄₀、T₄₁、T₄₂、T₄₃、T₄₄和T₄₅彼此相同或不同并且分别独立地是氟(F)、氰基(CN)或磺酸基(SO₃H)，Q1由式5a表示:

式5a

其中X₃₂、X₃₃、X₃₄、X₃₅、X₃₆、X₃₇、X₃₉、X₄₀、X₄₁和X₄₂彼此相同或不同并且分别独立地是硫醚(S)、醚(O)或砜(SO₂)，X₃₈是砜(SO₂)，T₅₀、T₅₁、T₅₂、T₅₃、T₅₄、T₅₅、T₅₆和T₅₇彼此相同或不同并且分别独立地是氟(F)、氰基(CN)或磺酸基(SO₃H)，T₄₈和T₄₉中的每一个是磺酸基(SO₃H)，T₄₇是氰基(CN)，k5表示相应亲水部分的摩尔分数，是0.4至0.6的实数，并且k6表示相应疏水部分的摩尔分数，是满足1-k5的0.6至0.4的实数，Q2由式5b表示:

式5b

其中X₁₂、X₁₃、X₁₄、X₁₅、X₁₆、X₁₇和X₁₈彼此相同或不同并且分别独立地是硫醚(S)、醚(O)或砜(SO₂)，X₁₁是砜(SO₂)，T₁₂、T₁₃、T₁₄、T₁₅、T₁₆、T₁₇、T₁₈和T₁₉彼此相同或不同并且分别独立地是氟(F)、氰基(CN)或磺酸基(SO₃H)，T₉和T₁₀中的每一个是磺酸基(SO₃H)，T₁₁是氰基(CN)，k1表示相应亲水部分的摩尔分数，是0.4至0.6的实数，并且k2表示相应疏水部分的摩尔分数，是满足1-k1的0.6至0.4的实数，Q3由式5c表示:

式5c

其中X₂₂、X₂₄、X₂₅、X₂₆、X₂₇、X₂₈、X₂₉和X₃₀彼此相同或不同并且分别独立地是硫醚(S)、醚(O)或砜(SO₂)，X₂₃是砜(SO₂)，T₃₁、T₃₂、T₃₃、T₃₄、T₃₅、T₃₆、T₃₇和T₃₈彼此相同或不同并且分别独立地是氟(F)、氰基(CN)或磺酸基(SO₃H)，T₂₈和T₂₉分别独立地是磺酸基(SO₃H)，T₃₀是氰基(CN)，k3表示相应亲水部分的摩尔分数，是0.4至0.6的实数，并且k4表示相应疏水部分的摩尔分数，是满足1-k3的0.6至0.4的实数，

式6

其中X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇和X₈彼此相同或不同并且分别独立地是SO₂或O，Y₁和Y₂分别独立地是SO₃H或SO₃Na，Y₃、Y₄、Y₅、Y₆、Y₇、Y₈、Y₉和Y₁₀中的每一个是氟(F)，A是5-30的整数，和B是10-40的整数，

式7

其中每个R是CH₂N(CH₃)₃Cl，且n是30-70的整数。