[发明专利]一种耐溶剂交联结构阴离子交换膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐溶剂交联结构阴离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：（1）交联剂4‑(N,N‑二甲基胺)甲基吡啶（APy）的制备；（2）小分子吡啶盐的制备，通过APy与1‑溴丙烷/1‑溴己烷或3‑溴‑1‑丙醇/6‑溴‑1‑己醇按摩尔比1：1混合加热制得APy‑nC（n=3和6）或APy‑nC‑OH（n=3和6）；（3）按一定比例投料交联剂APy和侧链APy‑nC（n=3和6）或APy‑nC‑OH（n=3和6）功能化溴化聚苯醚获得铸膜液，并浇注于玻璃平板上，在60~100℃下干燥得到所述耐溶剂交联结构阴离子交换膜。本发明制备的有机溶剂阴离子交换膜具有低溶胀率、高有机溶剂耐受性和高脱盐率。

技术领域

本发明涉及高分子聚合物材料领域，具体涉及一种耐溶剂交联结构阴离子交换膜的制备方法。

背景技术

电渗析技术(ED)被用于食品、饮料、制药和化学工业、生物技术和废水处理中复杂盐水溶液的脱盐。它具有能耗低、操作设备简单等优点，被认为是最有发展潜力的水处理技术之一。在许多工业和农业领域都会产生有机废水，例如，通用溶剂DMSO已被广泛存在于制药、纺织、膜工业等的废水中。低挥发性的DMF和DMAc在纤维、漆和箔的生产中被广泛用作电解液和非电解液，以及在制药、化工、石油、皮革等工业中不可缺少的丙酮，都对人体和环境有很大危害。对于有机废水的ED处理，需要具有超强耐有机溶剂能力的离子交换膜(IEMs)。一些传统的IEMs在有机盐溶液中会出现降解、官能团脱落或明显膨胀，所有这些都对ED不利。因此，开发具有优良抗有机溶剂能力的IEMs是解决这类问题的关键问题。

然而，到目前为止，关于耐有机溶剂IEM的报道仍然有限。溴化聚(2,6-二甲基-1,4-苯氧基)(BPPO)在ED、气体分离、燃料电池、3D打印、钒氧化还原流电池等方面有广泛的应用，且BPPO具有热稳定性高、尺寸稳定性好、改性位点丰富等优点。但在没有交联的情况下，基于BPPO的IEMs在腐蚀性的非极性溶剂中是不稳定的。为了提高耐溶剂性，构建三维网络结构是提高膜的耐溶剂性的重要策略之一。尺寸稳定性强，长久耐有机溶剂的IEM是具有应用前景的。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐溶剂交联结构阴离子交换膜制备方法。

为解决上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐溶剂交联结构阴离子交换膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)4-(N,N-二甲基胺)甲基吡啶APy合成：在装有冷凝器的烧瓶中加入一定量的4-(氨基甲基)吡啶、甲酸和甲醛；将混合物在氮气氛围中加热至一定温度回流18h，冷却至室温后，倒入一定浓度的NaOH溶液中，然后用二氯甲烷(CH₂Cl₂)萃取；得到的有机相用无水硫酸镁(MgSO₄)干燥；最后，通过旋转蒸发收集如式(I)所示的棕色油状产物；

步骤(2)4种小分子吡啶盐的化学结构如式(II)所示，这4种小分子吡啶盐被命名为APy-nC和APy-nC-OH，n＝3和6，其中n表示亚甲基(-CH₂-)的数目；制备过程如下：将一定质量的1-溴丙烷/1-溴己烷或3-溴-1-丙醇/6-溴-1-己醇和步骤(1)制得的4-(N,N-二甲基胺)甲基吡啶APy溶解在极性溶剂中，将混合物溶液加热至60℃，24h，反应结束后冷却至室温，产物用THF充分洗涤，然后在60℃的真空干燥箱中干燥24h；