[发明专利]一种氢离子选择性阳离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种具有氢离子/多价金属离子选择性的阳离子交换膜，其特征在于：所述阳离子交换膜为碱性基团和叠氮基团接枝的聚苯醚与磺化聚苯醚的共混膜，经紫外光照或热处理发生交联反应制备而成；

所述碱性基团接枝率为40~80%；所述叠氮基团接枝率为5-15%；

所述碱性基团和叠氮基团接枝的聚苯醚，其结构式如下所示：

其中，x=m+n，0.4≤m≤0.8，0.05≤n≤0.15，R基为甲基或乙基。

2.根据权利要求1所述的一种具有氢离子/多价金属离子选择性的阳离子交换膜，其特征在于：所述碱性基团为通过“点击化学”引入的三唑环和叔胺基团。

3.根据权利要求1所述的一种具有氢离子/多价金属离子选择性的阳离子交换膜，其特征在于：所述碱性基团接枝率为50~70%；所述叠氮基团接枝率为5-10%。

4.一种权利要求1-3任一项所述具有氢离子/多价金属离子选择性的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：在聚合物分子链上同时引入碱性基团和叠氮基团与磺化聚合物共混构建“酸碱对”，叠氮基团经紫外光照射或热处理发生交联反应形成化学交联点，构建交联互穿网络结构，

具体为：

步骤1，聚苯醚经溴化、叠氮化、以N,N-二甲基-丙炔胺为单体的“点击化学”反应合成叔胺和叠氮基团接枝聚苯醚；

步骤2，将叔胺和叠氮基团接枝聚苯醚和磺化聚苯醚溶于二甲基亚砜中，经搅拌、静置脱泡得到均一、透明的铸膜液；

步骤3，将铸膜液缓慢倾倒在置于鼓风干燥箱中的干净、水平的玻璃板上，加热使溶剂挥发，得到阳离子交换膜；

步骤4，将步骤3所得的阳离子交换膜经紫外光照射或热处理，以叠氮基团为活性基团使膜发生化学交联反应。

5.根据权利要求4所述的一种具有氢离子/多价金属离子选择性的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1中叔胺和三唑环和叠氮基团接枝聚苯醚，其结构式如下所示：

其中，x=m+n，0.4≤m≤0.8，0.05≤n≤0.15，R基为甲基或乙基。

6.根据权利要求4所述的一种具有氢离子/多价金属离子选择性的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2中叔胺和叠氮基团接枝聚苯醚和磺化聚苯醚的质量比为1:4；所述二甲基亚砜的用量为每1g叔胺和叠氮基团接枝聚苯醚和磺化聚苯醚的混合物溶于10 ml的二甲基亚砜，所述磺化聚苯醚的磺化度为40~80%；其结构式如下所示：

。

7.根据权利要求4所述的一种具有氢离子/多价金属离子选择性的阳离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤3制膜的具体操作为将铸膜液缓慢倾倒在置于鼓风干燥箱中的干净、水平的玻璃板上，于60 ºC烘干24h;所述步骤4中紫外光照射时间为3h，所述紫外光的波长为365 nm，所述热处理温度为135^oC，热处理时间为24h。