[发明专利]一种含硅氧网络阴离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种含硅氧网络阴离子交换膜，其特征在于，所述阴离子交换膜为聚芳香基哌啶共聚物，其结构如通式所示：

其中，Ar为以下单体中任意一种，或者采用以下任意至少两种单体共聚；

R选自以下结构；

2.根据权利要求1所述的一种含硅氧网络阴离子交换膜，其特征在于，聚合物主链为芳香基聚合物，阳离子功能基团为含硅基哌啶环季铵盐。

3.一种硅氧网络阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)碘硅氧烷化合物的制备

将氯硅氧烷化合物溶解在乙腈中，加入碘化钠，在90-110℃回流24-48h；随后通过旋蒸除去乙腈，剩余溶液通过减压蒸馏分离得到碘硅氧烷化合物；

其中，所述氯硅氧烷化合物为碘甲基三甲氧基硅烷、碘甲基二甲氧基甲基硅烷和碘甲基甲氧基二甲基硅烷中的至少一种；所述碘硅氧烷化合物为碘甲基三甲氧基硅烷、碘甲基二甲氧基甲基硅烷、碘甲基甲氧基二甲基硅烷中的至少一种；

(2)硅氧烷的修饰

将聚芳基哌啶聚合物(溶解在二甲基亚砜中，加入步骤(1)所得的碘硅氧烷化合物，控制温度在50-100℃，季铵化反应进行24-72h，反应结束后，得到了硅氧烷修饰的聚芳基哌啶聚合物溶液；

(3)阴离子交换膜的制备

将步骤(2)中所得的聚合物溶液用二甲基亚砜稀释，稀释后聚合物溶液浓度为2-20wt％，充分混合均匀后倒入模具中浇铸或刮涂，干燥成膜后得到季铵化的硅氧烷修饰的聚芳基哌啶阴离子交换膜；

(4)硅氧烷的水解

将步骤(3)中所得的阴离子交换膜浸泡在氢氧化钾溶液或饱和碳酸钾溶液中，60-100℃水解反应1-5h，反应结束后，得到了含硅氧网络的哌啶季铵盐阴离子交换膜。

4.如权利要求3所述阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的氯硅氧烷化合物和碘化钠的物质的量比为1：1-20。

5.如权利要求3所述阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述硅氧烷化合物与聚芳基哌啶聚合物的物质的量比为1-10：1。

6.如权利要求3所述阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述稀释后聚合物溶液的浓度为1-20wt％。

7.如权利要求3所述阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述氢氧化钾溶液的浓度为1-5M。

8.如权利要求3所述阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述聚芳基哌啶聚合物选自对三联苯哌啶聚合物、聚芴基哌啶聚合物、聚螺环哌啶聚合物。