[发明专利]一种含密集柔性离子串的阴离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种含密集柔性离子串的阴离子交换膜，其特征在于：其分子结构式如下所示：

其中，x＝0.1～1，至少一个R为中的一种；

Ar₁选自(a)～(e)中的至少一种；Ar₂选自(a)～(e)中的至少一种；

2.一种权利要求1所述的含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：包括：

1)聚合物的合成：将x份的3,3-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)苯酞与x份的具有Ar₁结构的二氟单体以等摩尔比进料，在氮气保护及相当于3,3-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)苯酞的1.5～10倍摩尔的无水碳酸钾及甲苯的存在下，溶解于极性非质子溶剂，先在140～150℃反应4～6h，再升温到160～180℃反应10～12h，之后将反应液冷却至室温；再将1-x份的酚酞与1-x份的具有Ar₂结构的二氟单体以等摩尔比加入上述反应液，升高温度至140～150℃反应3～5h，再升温到160～180℃继续反应6～10h，停止反应，冷却至室温后用醇水溶液沉淀、过滤、洗涤、干燥，即得到聚合物；

2)溴化聚合物的合成：将步骤1)得到的聚合物溶解于1,1,2,2-四氯乙烷，然后加入N-溴代琥珀酰亚胺和引发剂，在84～86℃下反应4～6h，冷却后用甲醇沉淀、过滤、洗涤、干燥，得溴化聚合物；

3)阴离子交换膜的制备：将步骤2)得到的溴化聚合物溶于DMSO中，加入过量的具有R结构的季铵化试剂，并在40～50℃反应12～24h，得到铸膜液；将获得的铸膜液涂覆于基板上，加热挥发溶剂得到固态膜；再将所述固态膜浸入碱液进行离子交换24～48h，用水充分洗涤，得到含密集柔性离子串的阴离子交换膜。

3.根据权利要求2所述的含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述具有Ar₁结构的二氟单体包括4,4'-二氟二苯甲酮、4,4'-二氟联苯、4,4'-二氟二苯砜、2,6-二氟苯腈、4,4'-二氟二苯基甲烷或4,4'-二氟联苯中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述具有Ar₂结构的二氟单体包括4,4'-二氟二苯甲酮、4,4'-二氟联苯、4,4'-二氟二苯砜、2,6-二氟苯腈、4,4'-二氟二苯基甲烷或4,4'-二氟联苯中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述极性非质子溶剂包括二甲亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、或N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，聚合物、N-溴代琥珀酰亚胺和引发剂的摩尔比为1：(0.1～1.5)：(0.01～0.075)。

7.根据权利要求2所述的含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述引发剂包括过氧化苯甲酰、或偶氮二异丁腈中的至少一种。

8.根据权利要求2所述的含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述具有R结构的季铵化试剂包括6-(二甲基胺基)-N,N,N-三甲基己烷-1-溴化铵、6-(二甲基胺基)-N-乙基-N,N-二甲基己烷-1-溴化铵、或1-(N',N'-二甲基氨基)-6,12-(N,N,N-三甲基铵)十二烷溴化铵中的至少一种。

9.根据权利要求2所述的含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，碱液包括氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中的至少一种。

10.根据权利要求2所述的含密集柔性离子串的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述醇水溶液包括甲醇水溶液；所述基板包括玻璃板或聚四氟乙烯板。