[发明专利]一种低含水率的交联型阴离子交换膜的制备方法

说明书

一种低含水率的交联型阴离子交换膜的制备方法，包括：(1)将溴甲基化聚苯醚作为基膜材料，向溴甲基化聚苯醚固体中加入溶剂1‑甲基‑2‑吡咯烷酮，机械搅拌至完全溶解，再向完全溶解的溶液中加入季胺化试剂1‑乙烯基咪唑，机械搅拌至充分反应；(2)向步骤(1)得到的溶液中加入交联试剂1,6‑己二硫醇以及光引发剂，搅拌至形成均匀溶液；(3)将步骤(2)获得的均匀溶液倒在玻璃板上，使用刮刀在玻璃板上刮成膜状后，放置在紫外灯下照射，进行紫外交联，交联完毕后将玻璃板加热至溶剂完全挥发，从而得到交联型阴离子交换膜。本发明可以在阴离子交换膜具有高离子交换容量的同时，有效降低膜的含水率，从而提高膜的抗溶胀性能和机械强度。

技术领域

本发明属于阴离子交换膜技术领域，具体涉及一种具有较低含水率的交联型阴离子交换膜的制备方法。

背景技术

近些年，离子交换膜在膜反应器电池、燃料电池、氯碱制造、电渗析等许多重要的工业过程中有着广泛的应用。电渗析(ED)作为一项成熟的技术，除了其技术潜力之外，由于其成本低、效率高、操作方便和环境友好而被广泛用于水处理。作为这些过程的核心，离子交换膜是由高分子主链，带电荷的功能基团和功能基团上可交换离子组成。离子交换膜要达到长时间，高效运行的要求，不仅要具有较高的离子选择透过性和离子电导率，而且还要有良好的机械性能、化学稳定性和尺寸稳定性。

提高离子交换膜的离子选择透过性和离子电导率的关键在于提高膜的离子交换容量(IEC)，但是随着IEC的增加，会增强膜表面电位从而带来较高的亲水性。这样便会增加离子交换膜的含水率，使膜易发生溶胀导致机械性能严重下降，这样就影响了离子交换膜的使用寿命。这里离子交换容量和膜的溶胀度就存在着一个“Tradeoff”关系，这种关系一直存在于离子交换膜研究和应用过程中。所以，在保证离子交换膜拥有较高IEC的同时，也要有效地降低膜的含水率，从而保证膜的抗溶胀性能以及机械强度。所以，制备一种高离子交换容量且含水率较低的阴离子交换膜有着重要的意义。它的研究有利于阴离子交换膜的推广应用，也有利于资源更好的开发与利用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种交联型阴离子交换膜的制备方法，以保证阴离子交换膜具有高离子交换容量的同时，有效降低膜的含水率，从而提高膜的抗溶胀性能和机械强度。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种交联型离子交换膜的制备方法，包括：

(1)将溴甲基化聚苯醚(BPPO)作为基膜材料，向溴甲基化聚苯醚固体中加入溶剂1-甲基-2-吡咯烷酮，机械搅拌至完全溶解，再向完全溶解的溶液中加入季胺化试剂1-乙烯基咪唑，机械搅拌至充分反应；其中BPPO固体、1-甲基-2-吡咯烷酮、1-乙烯基咪唑的用量比为1-5g：1-15mL：0.1-1mL；

(2)向步骤(1)得到的溶液中加入交联试剂1,6-己二硫醇以及光引发剂，搅拌至形成均匀溶液；其中交联试剂1,6-己二硫醇与1-乙烯基咪唑的摩尔比为0.1-1：1，光引发剂与1-乙烯基咪唑的用量比为0.01-0.1g：0.1-1mL；

(3)将步骤(2)获得的均匀溶液倒在玻璃板上，使用刮刀在玻璃板上刮成膜状后，放置在紫外灯下照射，进行紫外交联，交联完毕后将玻璃板加热至溶剂完全挥发，从而得到交联型阴离子交换膜。

本发明对于光引发剂没有特殊要求，如2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、Irgacure-2959等均适用于本发明，本领域技术人员可以根据实际需要选用。

进一步，步骤(1)中，BPPO固体、1-甲基-2-吡咯烷酮、1-乙烯基咪唑的用量比为2g：10mL：0.4mL。

进一步，步骤(1)中，反应温度为25-50℃(优选45℃)，反应时间为1-24h(优选24h)。

进一步，步骤(2)中，交联试剂1,6-己二硫醇与1-乙烯基咪唑的摩尔比优选为0.2-0.4。