[发明专利]一种基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜及其采用溶胶凝胶法制备的方法和应用

权利要求书

1.一种基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜的应用，其特征在于：用于碱性水电解槽；

所述基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜的制备方法包括以下步骤：

(1)、首先，将-R-结构的二酸和联苯四胺溶解在多聚磷酸中，混合溶液中有机高分子聚合物浓度为1～70wt％；然后，调节混合溶液的pH值为1～7，获得稳定、透明的混合溶液；最后，混合溶液在温度为5～300℃下充分搅拌0.5～24h，进行聚合反应；

(2)、将步骤(1)聚合反应后溶液的温度调整为190～300℃，然后将清洗好基片的缓慢浸入聚合反应后的溶液中静置0.5～30min，以0.01～0.10m/s速度垂直向上提拉基片，每浸渍提拉一层膜后立即在湿度为50～100％的蒸汽气氛中加热处理24h，观察到溶液状态向凝胶状态转变，溶液固化成膜；按本步骤(2)反复操作1～10次，得到一定厚度的薄膜；

(3)、首先，取出步骤(2)制备的薄膜在80℃、体积摩尔浓度为1M的碱液中浸泡12h，充分洗去薄膜内的磷酸；然后，将薄膜在0-100℃的温度条件下置于去离子水中浸泡0.1-24小时，将残留的杂质洗去；最后，薄膜真空干燥12h，制得基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜；

所述基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜的化学结构通式如下：

所述多孔聚合物离子交换膜的聚合物为均聚物或无规共聚物，式中n代表聚合度，n为10-200的正整数，重均分子量在5000-800000之间；式中R的结构为多不规则的大体积基团处于主链，-R-代表下述结构中的一种或多种：

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述步骤(1)中，调节混合溶液pH值的试剂为醋酸、磷酸、硫酸或者多聚磷酸。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：在所述步骤(1)中，蒸汽气氛为水蒸气、甲醇蒸汽、乙醇蒸汽、丙醇蒸汽、丁醇蒸汽、戊醇蒸汽、甲醚蒸汽、乙醚蒸汽、甲酸蒸汽或乙酸蒸汽中的一种或多种的混合蒸汽。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：在所述步骤(3)中，碱液为氢氧化铵、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述步骤(3)制得的多孔聚合物离子交换膜的孔径尺寸为0.05～100nm，孔隙率为1～200％，厚度为10～500μm。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于包括以下步骤：

(1)、将基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜在80℃碱性溶液中浸泡10-72h，碱性溶液的浓度为1～50wt％；

(2)、将步骤(1)制得的碱掺杂后的多孔聚合物离子交换膜安装于碱性水电解槽装置中。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述多孔聚合物离子交换膜所掺碱液为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种；所述的电解槽装置中电解液为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和纯水中的一种或多种。