[发明专利]一种基于软模版法制备的多阳离子侧链型阴离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种基于软模版法制备的多阳离子侧链型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，该制备方法首先对聚苯醚进行溴化制备出溴化聚苯醚，然后通过两步合成制备出三个季铵盐串联的多阳离子侧链，最后将多阳离子侧链与溴化聚苯醚通过门秀金反应制备出阴离子交换膜，引入含有两个磺酸根的小分子通过静电作用力进行诱导作用最终通过溶液浇铸法制备出阴离子交换膜；步骤如下：

（1）制备溴化聚苯醚

将聚苯醚溶于溶剂A中，加入N-溴代丁二酰亚胺和偶氮二异丁腈，在120~130℃下反应3~4小时；将反应物倒入沉淀剂中沉淀，真空干燥得到聚合物：溴化聚苯醚；所述聚苯醚和N-溴代丁二酰亚胺的摩尔比为1：0.3~0.4，N-溴代丁二酰亚胺和偶氮二异丁腈的摩尔比为10~15：1；通过控制N-溴代丁二酰亚胺的量来控制聚苯醚的溴化程度；

（2）制备离子化试剂

首先，将1，6-二溴己烷溶于溶剂B中形成体积分数为50%的溶液1，将三甲胺气体通入溶液1中，在25~40℃下反应12~24小时后经过真空干燥得到单体1；其次，将单体1溶于溶剂C中形成体积分数为50%的溶液2，将四甲基己二胺溶于溶剂D中形成体积分数为50%的溶液3；最后，将溶液2滴入溶液3中在50~65℃下反应24~48小时后倒入沉淀剂中析出沉淀，将沉淀经沉淀物洗涤后真空干燥得到离子化试剂；所述的1，6-二溴己烷和三甲胺、四甲基己二胺和单体1的摩尔比分别为1：0.7~1和4~5：1；

（3）聚合物主链的离子化

将步骤（1）所得的溴化聚苯醚溶于有机试剂中，加入步骤（2）所得的离子化试剂，在60~80℃下反应48~72小时后在沉淀剂中沉淀，用去离子水反复洗涤后真空干燥得到离子化聚合物；所述聚合物和离子化试剂的摩尔比为1：1.2~1.5；

（4）软模版法诱导

将步骤（3）所得的离子化聚合物溶于有机试剂中，加入1，2-乙烷二磺酸，在25~30℃下搅拌12~24小时；所述离子化聚合物和1，2-乙烷二磺酸的质量比为1：0.01~0.09；

（5）铸膜

将步骤（4）所得的混合物置于玻璃板上浇铸成膜或流延成膜，60~80℃下静置12~24小时；

（6）离子交换后得阴离子交换膜

将上述所得的阴离子交换膜从玻璃板上剥离，置于1.0M的氯化钠溶液中浸渍24小时，洗去表面游离的离子后得到阴离子交换膜。

2.根据权利要求1所述的一种基于软模版法制备的多阳离子侧链型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的溶剂A为氯代苯；步骤（2）所述溶剂B为乙酸乙酯或四氢呋喃；步骤（2）所述溶剂C、溶剂D为无水乙醇。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于软模版法制备的多阳离子侧链型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述沉淀剂为甲醇或乙醇；步骤（2）、步骤（3）所述的沉淀剂为乙酸乙酯。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于软模版法制备的多阳离子侧链型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）、步骤（4）所述的有机试剂为N-甲基吡咯烷酮。

5.根据权利要求3所述的一种基于软模版法制备的多阳离子侧链型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）、步骤（4）所述的有机试剂为N-甲基吡咯烷酮。

6.根据权利要求1或2或5所述的一种基于软模版法制备的多阳离子侧链型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）、步骤（2）、步骤（3）所述真空干燥的温度为40～100℃，时间为12～48小时。

7.根据权利要求3所述的一种基于软模版法制备的多阳离子侧链型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）、步骤（2）、步骤（3）所述真空干燥的温度为40～100℃，时间为12～48小时。

8.根据权利要求4所述的一种基于软模版法制备的多阳离子侧链型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）、步骤（2）、步骤（3）所述真空干燥的温度为40～100℃，时间为12～48小时。

9.一种基于软模版法制备的多阳离子侧链型阴离子交换膜，其特征在于，多阳离子侧链型阴离子交换膜由权利要求1-5任一所述的制备方法制备得到的，所述的溴化聚苯醚聚合物的溴化程度为10%~20%,其中x代表聚苯醚的溴化度，其结构式如下：。