[发明专利]一种枝化型侧链聚合物阴离子交换膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种枝化型聚合物阴离子交换膜及其制备方法。膜材料的制备基于以氯甲基化聚砜作为大分子引发剂，对氯甲基苯乙烯为单体，利用ATRP反应，合成了一系列含有枝化型侧链结构的聚合物。利用其丰富的且有较高化学反应活性端基基团，通过后处理可制备低氯甲基化程度高电导率碱性阴离子交换膜；此外，通过调变侧链的枝化程度，可在膜内形成不同程度的微相分离，达到兼顾阴离子交换膜电导率‑稳定性的目标。本发明制备的阴离子膜结构可调性强，膜的电导率较高，自抗溶胀性较好，对于平衡膜的电导率和稳定性的研究具有重要意义。

主权项

1.一种枝化型侧链聚合物阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，聚合物主链的氯甲基化惰性气体保护下，将含氯甲基基团的聚合物溶于有机溶剂A中，加入催化剂无水SnCl₄，在40～60℃条件下加入氯甲基甲醚作为氯甲基化试剂，55℃下反应8‑14小时，将反应混合物倒入甲醇或乙醇中沉淀，洗涤、真空干燥得到氯甲基化聚合物；所述的含氯甲基基团的聚合物、有机溶剂A、无水SnCl₄、氯甲基甲醚的质量比为1：30～60：0.04～0.08：0.1～10；第二步，氯甲基化聚合物的ATRP接枝改性惰性气体保护下，将氯甲基化聚合物溶于有机溶剂B中，在60～100℃条件下，依次加入CuX和2，2’‑联吡啶，搅拌均匀后，加入对氯甲基苯乙烯CMS，在60‑130℃下反应4～10小时，冷却至室温，将反应混合物在沉淀剂C中沉淀，抽滤得到淡黄色粗产物，将淡黄色粗产物用洗涤剂D搅拌沉淀10‑24h，抽滤，真空干燥得到含有枝化型侧链的聚合物；所述的氯甲基化聚合物上的‑CH₂Cl基团、对氯甲基苯乙烯、CuX、2，2’‑联吡啶、有机溶剂B的摩尔比为1：2～20：0.2～2：0.6～6：10～29；所述的CuX为CuCl或CuBr；第三步，季胺化改性含有枝化型侧链的聚合物将第二步得到的含有枝化型侧链的聚合物完全溶解在有机溶剂E中，加入微过量的多氮杂环化合物作为离子化试剂，在25‑50℃下反应2‑12小时后得到混合液；所述的聚合物、有机溶剂E和离子化试剂的摩尔比为1:25：1～6；所述的离子化试剂为1‑甲基咪唑、N‑乙基咪唑或1‑乙烯基咪唑；第四步，铸膜将第三步得到的混合液置于玻璃板上成膜，40℃‑50℃静置12小时以上；第五步，碱处理将第四步得到的膜从玻璃板表面剥离，置于碱溶液中浸泡后，用去离子水洗去膜表面游离碱，干燥后得到枝化型侧链聚合物阴离子交换膜。