[发明专利]一种长支链聚芳醚腈阴离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种长支链聚芳醚腈阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，该长支链聚芳醚腈阴离子交换膜的结构如下：

其中：x＝0～0.9，y＝1～0.1；n＝1～16的整数；

R为引入的功能基团，为N-甲基吡咯烷、N-甲基吗啡啉、N-甲基哌啶、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、三甲胺、三乙胺、吡啶、胍中的一种；

所述的制备方法，步骤如下：

(1)聚芳醚腈的合成：

将2，6-二氟苯腈、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷和碳酸钾溶解于溶剂A中，配制成质量浓度为150～400g/L的溶液，并加入0.5～1.5倍的溶剂A的体积量的甲苯，在保护气体气氛下于120～150℃冷凝回流3～12h至水与甲苯彻底除去，然后升温至160℃反应12～20h；在剧烈搅拌下，将所得溶液倒入沉淀剂A中沉淀出白色丝状产物，之后为将产物的纯度进一步提高，进行重析出操作，即将所得丝状产物重新溶解于溶剂A中，配制成质量浓度为100～350g/L的溶液，之后将溶液再次经沉淀剂A析出，将上述重析出操作重复2～5次，最后真空干燥，即得到聚芳醚腈；

所述的2,6二氟苯腈：2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷：碳酸钾的摩尔比为10：10～1：15；

所述的溶剂A为N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种；

所述的沉淀剂A为甲醇、乙醇、水中的一种；

(2)长支链聚芳醚腈阴离子交换膜的制备：

配制质量浓度为30～100g/L的聚芳醚腈/溶剂B溶液，在惰性气体保护氛围下加入NaH，并于20～60℃下反应2～8h，再加入含有脂肪链的单体A，于40～80℃条件下反应12～48h；在快速搅拌下将反应溶液倒入沉淀剂B中，再用溶剂C反复洗涤并干燥后将产物溶解于溶剂B中配成质量浓度为50g/L的溶液，再加入一定量的离子化试剂，在80℃～120℃下反应48～72h，即得铸膜液；将铸膜液用浇铸法在洁净的玻璃板上铺膜，烘干后将膜从玻璃板上揭下，将膜浸泡于溶剂D中24～48h以将阴离子从Cl^-转化为OH^-，用去离子水反复冲洗，除去残留的碱液，即得长支链聚芳醚腈阴离子交换膜；

所述的NaH加入的物质的量为聚芳醚腈中胺基取代重复单元的物质的量的2～6倍；

所述的含有脂肪链的单体A结构为Cl-(CH₂)_n-Br，其加入的物质的量为NaH的物质的量的1.5～3倍；其中n＝1～16的正整数；

所述的离子化试剂加入的物质的量为含有脂肪链的单体A的物质的量的1.5～3倍；

所述的溶剂B为N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，二甲基亚砜中的一种；

所述的沉淀剂B为丙酮，乙酸乙酯中的一种；

所述的溶剂C为甲醇、乙醇、水中的一种；

所述的离子化试剂为N-甲基吡咯烷、N-甲基吗啡啉、N-甲基哌啶、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、三甲胺、三乙胺、吡啶、胍中的一种；

所述的溶剂D为KOH、NaOH中的一种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将2，6-二氟苯腈、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷和碳酸钾溶解于溶剂A的同时，添加六氟双酚A，控制2，6-二氟苯腈与六氟双酚A的摩尔比不小于10：9。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的聚芳醚腈真空干燥的温度为30～100℃，时间为6小时以上。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的产物经溶剂C反复洗涤次数为3～5次，产物经溶剂C反复过滤、洗涤后的干燥步骤中所需温度为40～100℃，时间为8小时以上。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的产物经溶剂C反复洗涤次数为3～5次，产物经溶剂C反复过滤、洗涤后的干燥步骤中所需温度为40～100℃，时间为8小时以上。