[发明专利]含梳形侧链的嵌段型芴基阴离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种含梳形侧链的嵌段型芴基阴离子交换膜，其特征在于：所述阴离子交换膜含有嵌段型芴基聚芳醚酮聚合物，其分子结构式如下式所示：

其中，m＝5～50的整数，n＝5～50的整数，R为H，中的一种；

P₁选自(a1)～(e1)中的一种；

2.一种权利要求1所述的含梳形侧链的嵌段型芴基阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：包括：

1)亲水链段的合成：将具有P₁结构的四甲基双酚单体和二氟聚芳醚酮单体以m/(m+1)的摩尔比进料，在氮气保护、无水碳酸钾及甲苯的存在下，溶解于极性非质子溶剂，先于140～150℃反应4～6h，再升温到160～180℃反应10～12h，然后加入4％(m+1)～6％(m+1)摩尔的具有P₁结构的四甲基双酚单体，在160～180℃继续反应1～2h，冷却后用醇水溶液沉淀、过滤、洗涤、干燥，即得到亲水链段；

2)疏水链段的合成：将含芴基单体与二氟聚芳醚酮单体以(n+1)/n的摩尔比进料，在氮气保护、无水碳酸钾及甲苯的存在下，溶解于极性非质子溶剂，先于130～145℃反应3～5h，再升温到150～160℃反应6～12h，然后加入0.04n～0.06n摩尔的含芴基单体，在150～160℃继续反应0.5～1h，冷却后用醇水溶液沉淀、过滤、洗涤、干燥，即得到疏水链段；

3)聚芳醚酮聚合物的合成：将制备的亲水链段与疏水链段以等摩尔比进料，在氮气保护、无水碳酸钾及甲苯的存在下，溶解于极性非质子溶剂，先在135～145℃反应3～5h，再升温到150～170℃反应16～24h，停止反应，冷却至室温后用醇水溶液沉淀、过滤、洗涤、干燥，即得到聚芳醚酮聚合物；

4)溴化聚芳醚酮聚合物的合成：将步骤3)得到的聚芳醚酮聚合物溶解于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，得溴化聚芳醚酮聚合物；

5)阴离子交换膜的制备：将步骤4)得到的溴化聚芳醚酮聚合物溶于DMSO中，按照溴化聚芳醚酮聚合物中苄基溴基团的含量以1:2～4的摩尔比例加入具有R结构的含柔性长碳链的季铵功能化试剂，并在40～50℃反应24～48h，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；再将固态膜浸入碱液进行离子交换48～72h，用水充分洗涤，得到含梳形侧链的嵌段型芴基阴离子交换膜。

3.根据权利要求2所述的含梳形侧链的嵌段型芴基阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述具有P₁结构的四甲基双酚单体选自4,4'-亚甲基双(2,6-二甲基)苯酚、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷、α,α'-双(4-羟基-3,5-二甲苯基)-1,4-二异丙苯、3,3'-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)酚酞或9,9'-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)芴中的一种。

4.根据权利要求2所述的含梳形侧链的嵌段型芴基阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述二氟聚芳醚酮单体选自4,4'-二氟二苯甲酮。

5.根据权利要求2所述的含梳形侧链的嵌段型芴基阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述含芴基单体选自9,9-二(3-甲基-4-羟基苯基)芴或9,9'-二(4-羟基苯基)芴。

6.根据权利要求2所述的含梳形侧链的嵌段型芴基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。

7.根据权利要求2所述的含梳形侧链的嵌段型芴基阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中，所述的聚芳醚酮聚合物、N-溴代琥珀酰亚胺和引发剂的摩尔比为1：0.1～5：0.01～0.25。

8.根据权利要求2中所述的含梳形侧链的嵌段型芴基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。