[发明专利]一种长支链双梳状聚芳基吲哚阴离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种长支链双梳状聚芳基吲哚阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述的长支链双梳状聚芳基吲哚阴离子交换膜的结构如下：

其中，x＝0.01～1；n₁＝1～12的正整数；n₂＝1～6,8,10,12,14～19的正整数；R为引入的功能基团，为三甲胺，1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、N-甲基吗啡啉、N-甲基哌啶或N-甲基吡咯烷；

步骤如下：

(1)聚芳基吲哚聚合物的合成

在惰性气体保护下，将2,3-吲哚二酮与联苯溶于溶剂A和溶剂D的混合溶剂中，在冰浴环境下慢速加入催化剂C，然后逐渐升温至室温，升温时间0.5～2h；当反应变为高度黏稠液体时倾倒入析出剂D，过滤，干燥，得到粗产品；再将粗产品溶于溶剂E中，完全溶解后倾倒入析出剂D，过滤，干燥，得到纯化的聚芳基吲哚聚合物；

所述的溶剂A为二氯甲烷；

所述的溶剂B为三氟乙酸；

所述的溶剂A与溶剂B的体积比为0.01～0.33；

所述的2,3-吲哚二酮与联苯的摩尔比为1～1.1：1，2,3-吲哚二酮和联苯的总质量在溶剂A和溶剂B混合溶剂中的w/v为40～80％；

所述的催化剂C为三氟甲磺酸；

所述的2,3-吲哚二酮和联苯的总质量与催化剂C的体积w/v为30～50％；

所述的析出剂D为甲醇和/或乙醇；

所述的溶剂E为二甲基亚砜或N-甲基吡咯烷酮；

所述的粗产品在溶剂E中的w/v为5～20％；

(2)离子液体的制备

将含有脂肪链的二溴单体F及试剂G溶解于溶剂H中，在20～60℃反应48h，将析出的固体产物用溶剂H反复清洗3～5次，真空干燥得到离子液体；

所述的含有脂肪链的二溴单体结构如下：

其中n₁＝1～12的正整数；

所述的含有脂肪链的二溴单体F与试剂G的摩尔比2～10：1；

所述的含有脂肪链的二溴单体F及试剂G的总质量在溶剂H中的w/v为10～30％；

所述的试剂G为1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、N-甲基吗啡啉、N-甲基哌啶、N-甲基吡咯烷中的一种；

所述的溶剂H为乙酸乙酯或乙腈；

(3)长支链双梳状聚芳基吲哚阴离子交换膜的制备

将聚芳基吲哚聚合物溶于溶剂I中，分别加入试剂J、试剂K和试剂L，80℃下反应12h，再加入离子液体，继续80℃反应24h，将反应溶液冷却至室温后倾倒至析出剂M析出产物，过滤、用去离子水洗涤三次以上、干燥得到产品；再将产物溶于溶剂N中制备铸膜液后浇铸成膜；将膜浸泡于1mol L^-1氢氧化钠溶液中24～48h，用去离子水浸泡并洗涤至中性，即制得长支链双梳状聚芳基吲哚阴离子交换膜；

所述的溶剂I为二甲基亚砜；

所述的聚芳基吲哚聚合物溶于溶剂I中的w/v为2.5～5％；

所述的试剂J为碳酸钾；

所述的试剂K为碘化钾；

所述的聚芳基吲哚聚合物：试剂J：试剂K的摩尔比为1：1～2：0.1～0.2；

所述的试剂L为1-溴脂肪链，结构如下：

其中n₂＝1～6,8,10,12,14～19的正整数；

所述的析出剂M为丙酮；

所述的溶剂I为二甲基亚砜；

所述的铸膜液w/v为2％～10％；

所述的浇铸法成膜的烘干温度为50～80℃，时间为12～72h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的干燥条件：温度为40～100℃，真空干燥，时间为12h以上。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的干燥条件：温度为40～80℃，真空干燥，时间为12h以上。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的干燥条件：温度为20～40℃，真空干燥，时间为12h以上。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的干燥条件：温度为20～40℃，真空干燥，时间为12h以上。