專利名稱：一種自交聯(lián)聚合物陰離子交換膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于離子交換膜技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種聚合物陰離子交換膜的制備方 法。
背景技術(shù)：
陰離子交換膜是分離與提純、電化學(xué)器件中的關(guān)鍵材料，在水處理技術(shù)、濕法冶 金、化工和化學(xué)分離及堿性燃料電池等工業(yè)領(lǐng)域中已得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的聚合物陰離 子交換膜的熱和化學(xué)穩(wěn)定性較低，在較高溫度或堿性條件下聚合物中的季銨基團(tuán)很容易發(fā) 生降解，導(dǎo)致離子交換容量下降。(T. Sata, et al.，J. Membrane Sci.，1996，112，161.)除了熱和化學(xué)穩(wěn)定性的要求，聚合物陰離子交換膜的機械性能(包括抗拉強度和 柔韌性)也是應(yīng)用的關(guān)鍵指標(biāo)。目前的聚合物陰離子交換膜往往存在當(dāng)離子交換容量較大 時其機械性能顯著下降的缺點。針對這一問題，專利申請?zhí)枮?00810047595，專利公開號 為101274226的發(fā)明公開了一種聚合物陰離子交換膜的制備方法，該方法由聚合物依次進(jìn) 行氯甲基化、季銨化和成膜的步驟所構(gòu)成，其每一步驟的得物均為下一步驟的初始待處物， 其最后步驟完成后所得的聚合物陰離子交換膜具有較好的穩(wěn)定性和高的離子交換容量。但 該方法制備的聚合物陰離子交換膜不適宜在高溫條件下操作。為了提高水溶液電化學(xué)器件的能量效率，常常希望能在高溫條件下操作。然而常 見的陰離子交換膜在高溫堿性條件下，若要獲得高的交換容量則強度會大大下降，限制了 聚合物陰離子交換膜在水溶液電化學(xué)器件中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的狀況而提供一種自交聯(lián)聚合物陰離子交 換膜的制備方法，該方法制得的自交聯(lián)聚合物陰離子膜熱穩(wěn)定性、機械性能和耐堿性好，離 子交換容量高，特別是在高溫堿性條件下仍然具有優(yōu)異的機械強度，為堿性水溶液電化學(xué) 器件性能的提高提供了保障。本發(fā)明的技術(shù)方案由聚合物依次進(jìn)行氯甲基化、叔胺化、季銨化和成膜等步驟所 構(gòu)成，其叔胺化有下述分步驟1、將聚合物氯甲基化后的產(chǎn)物溶解于溶劑中，以得到聚合物的氯甲基化產(chǎn)物溶液 (叔胺化備液)；2、在聚合物的氯甲基化產(chǎn)物溶液中加入少許低級仲胺并在常溫下攪拌使其反應(yīng) 充分，以獲得聚合物的氯甲基化的叔胺化溶液(季銨化備液)。作為優(yōu)選，其低級仲胺包括二乙胺、二丙胺、二丁胺，其添加量為聚合物的氯甲基 化產(chǎn)物溶液(叔胺化備液)重量的0. 01 0. 2倍；其在常溫下的攪拌時間彡0. 5小時，其 常溫范圍為10°C 50°C。本發(fā)明中各步驟的得物均為下一步的初始待處物。其氯甲基化、季銨化和成膜的 步驟和現(xiàn)有技術(shù)相同。
本發(fā)明所述自交聯(lián)聚合物陰離子交換膜制備方法，其交聯(lián)反應(yīng)在高溫成膜的過程 中自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)簡便高效。自交聯(lián)聚合物的交換容量可以通過氯甲基接枝率和叔胺接枝 度加以控制。本發(fā)明簡單易行，從性能角度上看，所制得的膜機械性能、熱穩(wěn)定性及離子交 換容量遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的聚合物陰離子交換膜，特別是在高溫條件下，膜既具有高的交換容量， 仍然保持優(yōu)異的機械強度；便于系列開發(fā)以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需要。
具體實施方式
以下通過實施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明聚合物陰離子交換膜的制備方法。實施例1 將1重量單位的聚芳砜(PASF)溶于5重量單位的1，2_ 二氯乙烷中，加入0.05重 量單位的鋅粉，0. 1重量單位的三氟乙酸，再加入1重量單位的氯甲醚，在30°C下攪拌6小 時；將上述混合物倒入甲醇中使產(chǎn)物沉淀出來，將沉淀物用水洗滌、干燥并打碎后溶于20 重量單位的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，獲得聚芳砜(PASF)的氯甲基化產(chǎn)物溶液。取其上 述溶1重量單位加入0. 01重量單位的二乙胺，在30°C下攪拌反應(yīng)2小時。加熱汽化三甲胺 水溶液，將三甲胺氣體經(jīng)過干燥后通入上述溶液5分鐘；將上述反應(yīng)液用澆鑄法于50°C干 燥成膜，即得陰離子交換膜。上述氯甲基化步驟、叔胺化步驟和季銨化步驟的溶液濃度不影響反應(yīng)及其產(chǎn)物性 能。本實施例中采用以下替代條件均可得到性質(zhì)類似的膜⑴聚醚醚酮(PEEK)或酚 酞型聚醚砜(PES-C)代替聚芳砜(PASF) ； (2)1，1-二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷或甲苯代替1， 2-二氯乙烷作為氯甲基反應(yīng)溶劑；(3)鋁粉代替鋅粉，三氟甲磺酸、3，3，3_三氟丙酸或2，3， 4,5-四氟苯甲酸代替三氟乙酸作為催化劑；(4)乙醇代替甲醇作為氯甲基化反應(yīng)產(chǎn)物的沉 淀劑；(5)N，N-二乙基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲亞砜(DMSO)代替N， N-二甲基甲酰胺(DMF)作為叔胺化和季銨化反應(yīng)溶劑；(6)叔胺化反應(yīng)使用二丙胺和二丁 胺代替二乙胺；(7)叔胺化反應(yīng)時間在0. 5至8小時之間；(8)三甲胺氣體通入時間不少于 5分鐘；(9)用流延法代替澆鑄法；(10)成膜溫度在50-100°C之間。實施例2:將1重量單位的聚芳砜(PASF)溶于6重量單位的1，1_二氯乙烷中，加入0. 1重量 單位的鋁粉，0. 4重量單位的三氟甲磺酸，再加入3重量單位的氯甲醚，在30°C下攪拌6小 時；將上述混合物倒入乙醇中使產(chǎn)物沉淀出來，將沉淀物用水洗滌、干燥并打碎后溶于30 重量單位的N，N-二乙基乙酰胺(DMAc)，獲得聚芳砜(PASF)的氯甲基化產(chǎn)物溶液。取上述 溶液1重量單位加入0. 03重量單位的二丙胺，在50°C下攪拌反應(yīng)0. 5小時。加熱汽化三甲 胺水溶液，將三甲胺氣體經(jīng)過干燥后通入上述溶液10分鐘；將上述反應(yīng)液用流延法于60°C 干燥成膜，即得陰離子交換膜。上述氯甲基化步驟、叔胺化步驟和季銨化步驟的溶液濃度不影響反應(yīng)及產(chǎn)物性 能。本實施例中采用以下替代條件均可得到性質(zhì)類似的膜(1)聚醚醚酮(PEEK)或酚 酞型聚醚砜(PES-C)代替聚芳砜(PASF) ； (2)1，2_ 二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷或甲苯代替1， 1- 二氯乙烷作為氯甲基反應(yīng)溶劑；(3)鋅粉代替鋁粉，三氟乙酸、3，3，3-三氟丙酸或2，3，4,5-四氟苯甲酸代替三氟甲磺酸作為催化劑；(4)甲醇代替乙醇作為氯甲基化反應(yīng)產(chǎn)物的 沉淀劑；(5) N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲亞砜(DMSO)代替N， N-二乙基乙酰胺(DMAc)作為叔胺化和季銨化反應(yīng)溶劑；(6)叔胺化反應(yīng)使用二乙胺和二丁 胺代替二丙胺；(7)叔胺化反應(yīng)時間在0. 5至8小時之間；(8)三甲胺氣體通入時間不少于 5分鐘；(9)用澆鑄法代替流延法；(10)成膜溫度在50-100°C時。實施例3: 將1重量單位的酚酞型聚醚砜(PES-C)溶于7重量單位的氯仿中，加入0. 5重量 單位的鋅粉，1重量單位的3，3，3-三氟丙酸，再加入5重量單位的氯甲醚，在30°C下攪拌 6小時；將上述混合物倒入甲醇中使產(chǎn)物沉淀出來，將沉淀物用水洗滌、干燥并打碎后溶于 10重量單位的N-甲基吡咯烷酮(NMP)，獲得酚酞型聚醚砜(PES-C)的氯甲基化產(chǎn)物溶液。 取上述溶液1重量單位加入0. 05重量單位的二丁胺，在10°C下攪拌反應(yīng)8小時。加熱汽化 三甲胺水溶液，將三甲胺氣體經(jīng)過干燥后通入上述溶液15分鐘；將上述反應(yīng)液用澆鑄法于 80°C干燥成膜，即得陰離子交換膜。上述氯甲基化步驟、叔胺化步驟和季銨化步驟的溶液濃度不影響反應(yīng)及產(chǎn)物性 能。本實施例中采用以下替代條件均可得到性質(zhì)類似的膜(1)聚芳砜(PASF)或聚醚 醚酮(PEEK)代替酚酞型聚醚砜(PES-C) ； (2)1，2_ 二氯乙烷、1，1_ 二氯乙烷、二氯甲烷或甲 苯代替氯仿作為氯甲基反應(yīng)溶劑；(3)鋁粉代替鋅粉，三氟乙酸、三氟甲磺酸或2，3，4，5_四 氟苯甲酸代替3，3，3_三氟丙酸作為催化劑；(4)乙醇代替甲醇作為氯甲基化反應(yīng)產(chǎn)物的沉 淀劑；(5)N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二乙基乙酰胺(DMAc)或二甲亞砜(DMSO)代替 N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為叔胺化和季銨化反應(yīng)溶劑；(6)叔胺化反應(yīng)使用二乙胺和二丙 胺代替二丁胺；(7)叔胺化反應(yīng)時間在0. 5至8小時之間；(8)三甲胺氣體通入時間不少于 5分鐘；(9)用流延法代替澆鑄法；(10)成膜溫度在50-100°C時。實施例4 按1重量單位的酚酞型聚醚砜(PES-C)溶于8重量單位的1，2_ 二氯乙烷中，加入 0. 1重量單位的鋅粉，0. 4重量單位的三氟乙酸，再加入3重量單位的氯甲醚，在20°C下攪 拌6小時，將上述混合物倒入甲醇中使產(chǎn)物沉淀出來，將沉淀物用水洗滌、干燥并打碎后溶 于20重量單位的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，獲得酚酞型聚醚砜(PES-C)的氯甲基化產(chǎn)物溶 液。取上述溶液1重量單位，加入0.08重量單位的二乙胺，在40°C下攪拌反應(yīng)2小時。加 熱汽化三甲胺水溶液，將三甲胺氣體經(jīng)過干燥后通入上述溶液30分鐘；將上述反應(yīng)液用澆 鑄法于60°C干燥成膜，即得陰離子交換膜。當(dāng)其它因素不變，僅在上述酚酞型聚醚砜(PES-C)的氯甲基化中，將其攪拌時的 溫度分別設(shè)為30°C、4(TC、5(rC，其實驗結(jié)果則表明氯甲基化反應(yīng)溫度越高，其氯甲基化 接枝度越大，聚合物陰離子交換膜的離子交換容量就越高。上述氯甲基化步驟、叔胺化步驟和季銨化步驟的溶液濃度不影響反應(yīng)及產(chǎn)物性 能。本實施例中采用以下替代條件均可得到性質(zhì)類似的膜⑴聚芳砜(PASF)或聚醚 醚酮(PEEK)代替酚酞型聚醚砜(PES-C) ； (2)1，1-二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷或甲苯代替1， 2-二氯乙烷作為氯甲基反應(yīng)溶劑；(3)鋁粉代替鋅粉，三氟甲磺酸、3，3，3_三氟丙酸或2，3，4,5-四氟苯甲酸代替三氟乙酸作為催化劑；(4)乙醇代替甲醇作為氯甲基化反應(yīng)產(chǎn)物的沉 淀劑；(5)N，N-二乙基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲亞砜(DMSO)代替N， N-二甲基甲酰胺(DMF)作為叔胺化和季銨化反應(yīng)溶劑；(6)叔胺化反應(yīng)使用二丙胺和二丁 胺代替二乙胺；(7)叔胺化反應(yīng)時間在0. 5至8小時之間；(8)三甲胺氣體通入時間不少于 5分鐘；(9)用流延法代替澆鑄法；(10)成膜溫度在50-100°C時。實施例5 將1重量單位的聚醚醚酮(PEEK)溶于9重量單位的1，2-二氯乙烷中，加入0. 1 重量單位的鋅粉，0. 4重量單位的三氟乙酸，再加入3重量單位的氯甲醚，在30°C下攪拌2 小時，將上述混合物倒入甲醇中使產(chǎn)物沉淀出來，將沉淀物用水洗滌、干燥并打碎后溶于20 重量單位的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，獲得聚醚醚酮(PEEK)的氯甲基化產(chǎn)物溶液，取上述 溶液1重量單位，加入0. 1重量單位的二丙胺，在20°C下攪拌反應(yīng)6小時。加熱汽化三甲胺 水溶液，將三甲胺氣體經(jīng)過干燥后通入上述溶液5分鐘；將上述反應(yīng)液用流延法于60°C干 燥成膜，即得陰離子交換膜。當(dāng)其它因素不變，僅在上述酚酞型聚醚砜(PES-C)的氯甲基化中，將其攪拌時間 分別設(shè)為4小時、6小時、8小時、12小時、16小時和20小時，其實驗結(jié)果則表明攪拌時間 越長，則其氯甲基化接枝度越大，聚合物陰離子子交換膜的離交換容量就越高。上述氯甲基化步驟、叔胺化步驟和季銨化步驟的溶液濃度不影響反應(yīng)及產(chǎn)物性 能。本實施例中采用以下替代條件均可得到性質(zhì)類似的膜(1)聚芳砜(PASF)或酚酞 型聚醚砜(PES-C)代替聚醚醚酮(PEEK) ； (2)1，1-二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷或甲苯代替1， 2-二氯乙烷作為氯甲基反應(yīng)溶劑；(3)鋁粉代替鋅粉，三氟甲磺酸、3，3，3_三氟丙酸或2，3， 4,5-四氟苯甲酸代替三氟乙酸作為催化劑；(4)乙醇代替甲醇作為氯甲基化反應(yīng)產(chǎn)物的沉 淀劑；(5)N，N-二乙基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲亞砜(DMSO)代替N， N-二甲基甲酰胺(DMF)作為叔胺化和季銨化反應(yīng)溶劑；(6)叔胺化反應(yīng)使用二乙胺和二丁 胺代替二丙胺；(7)叔胺化反應(yīng)時間在0. 5至8小時之間；(8)三甲胺氣體通入時間不少于 5分鐘；(9)用澆鑄法代替流延法；(10)成膜溫度在50-100°C時。實施例6 將1重量單位的聚芳砜(PASF)溶于6重量單位的1，1_二氯乙烷中，加入0. 1重量 單位的鋁粉，0. 4重量單位的三氟甲磺酸，再加入3重量單位的氯甲醚，在30°C下攪拌6小 時；將上述混合物倒入乙醇中使產(chǎn)物沉淀出來，將沉淀物用水洗滌、干燥并打碎后溶于30 重量單位的N，N-二乙基乙酰胺(DMAc)，獲得聚芳砜(PASF)的氯甲基化產(chǎn)物溶液。取上述 溶液1重量單位，加入0. 01重量單位的二乙胺，在30°C下攪拌反應(yīng)3小時。加熱汽化三甲 胺水溶液，將三甲胺氣體經(jīng)過干燥后通入上述溶液10分鐘；將上述反應(yīng)液用流延法于60°C 干燥成膜，即得陰離子交換膜。當(dāng)其它因素不變，僅將二乙胺的加入量分別改為0.05、0. 10,0. 15和0.20，其實驗
結(jié)果則表明加入仲胺(二乙胺)的量越多，其叔胺接枝度越大，聚合物陰離子子交換膜的 離子交換容量就越低。上述氯甲基化步驟、叔胺化步驟和季銨化步驟的溶液濃度不影響反應(yīng)及產(chǎn)物性 能。
本實施例中采用以下替代條件均可得到性質(zhì)類似的膜(1)聚醚醚酮(PEEK)或酚 酞型聚醚砜(PES-C)代替聚芳砜(PASF) ； (2)1，2_ 二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷或甲苯代替1，
1-二氯乙烷作為氯甲基反應(yīng)溶劑；(3)鋅粉代替鋁粉，三氟乙酸、3，3，3-三氟丙酸或2，3， 4,5-四氟苯甲酸代替三氟甲磺酸作為催化劑；(4)甲醇代替乙醇作為氯甲基化反應(yīng)產(chǎn)物的 沉淀劑；(5) N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲亞砜(DMSO)代替N， N-二乙基乙酰胺(DMAc)作為叔胺化和季銨化反應(yīng)溶劑；(6)叔胺化反應(yīng)使用二丙胺和二丁 胺代替二乙胺；(7)叔胺化反應(yīng)時間在0. 5至8小時之間；(8)三甲胺氣體通入時間不少于 5分鐘；(9)用澆鑄法代替流延法；(10)成膜溫度在50-100°C時。實施例7 將1重量單位的聚醚醚酮(PEEK)溶于10重量單位的二氯甲烷中，加入0. 1重量 單位的鋁粉，0.4重量單位的2，3，4，5-四氟苯甲酸，再加入3重量單位的氯甲醚，在30°C下 攪拌6小時；將上述混合物倒入乙醇中使產(chǎn)物沉淀出來，將沉淀物用水洗滌、干燥并打碎后 溶于10重量單位的二甲亞砜(DMSO)，獲得聚醚醚酮(PEEK)的氯甲基化產(chǎn)物溶液。取上述 溶液1重量單位，加入0. 12重量單位的二丁胺，在20°C下攪拌反應(yīng)6小時。再加入0. 3重 量單位的三乙胺，在30°C下攪拌反應(yīng)2小時；將上述反應(yīng)液用澆鑄法于100°C干燥成膜，即 得陰離子交換膜。上述氯甲基化步驟、叔胺化步驟和季銨化步驟的溶液濃度不影響反應(yīng)及產(chǎn)物性 能。本實施例中采用以下替代條件均可得到性質(zhì)類似的膜⑴聚芳砜(PASF)或酚酞 型聚醚砜(PES-C)代替聚醚醚酮(PEEK) ； (2)1，2-二氯乙烷、1，1-二氯乙烷、氯仿、或甲苯 代替二氯甲烷作為氯甲基反應(yīng)溶劑；(3)鋅粉代替鋁粉，三氟乙酸、三氟甲磺酸或3，3，3_三 氟丙酸代替2，3，4，5_四氟苯甲酸作為催化劑；(4)甲醇代替乙醇作為氯甲基化反應(yīng)產(chǎn)物 的沉淀劑；(5) N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、N, N- 二乙基乙酰胺(DMAc)或N-甲基吡咯烷酮 (NMP)代替二甲亞砜(DMSO)作為叔胺化和季銨化反應(yīng)溶劑；(6)叔胺化反應(yīng)使用二乙胺和 二丙胺代替二丁胺；(7)叔胺化反應(yīng)時間在0. 5至8小時之間；(8)三丙胺或三丁胺代替三 乙胺作為胺化試劑；(9)用流延法代替澆鑄法；(10)成膜溫度在50-100°C時。實施例8 將1重量單位的聚芳砜(PASF)溶于11重量單位的1，2_ 二氯乙烷中，加入0. 05 重量單位的鋅粉，0. 1重量單位的三氟甲磺酸，再加入1重量單位的氯甲醚，在30°C下攪拌 6小時；將上述混合物倒入乙醇中使產(chǎn)物沉淀出來，將沉淀物用水洗滌、干燥并打碎后溶于 30重量單位的N，N-二乙基乙酰胺(DMAc)，獲得聚芳砜(PASF)的氯甲基化產(chǎn)物溶液，取上 述溶液1重量單位，加入0. 15重量單位的二丙胺，在40°C下攪拌反應(yīng)2小時。再加入0. 4 重量單位的三丙胺，在40°C下攪拌反應(yīng)8小時；將上述反應(yīng)液用流延法于80°C干燥成膜，即 得陰離子交換膜。上述氯甲基化步驟、叔胺化步驟和季銨化步驟的溶液濃度不影響反應(yīng)及產(chǎn)物性 能。本實施例中采用 以下替代條件均可得到性質(zhì)類似的膜⑴聚醚醚酮(PEEK)或酚 酞型聚醚砜(PES-C)代替聚芳砜(PASF) ； (2)1，1-二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷或甲苯代替1，
2-二氯乙烷作為氯甲基反應(yīng)溶劑；(3)鋁粉代替鋅粉，三氟乙酸、3，3，3-三氟丙酸或2，3，4,5-四氟苯甲酸代替三氟甲磺酸作為催化劑；(4)甲醇代替乙醇作為氯甲基化反應(yīng)產(chǎn)物的 沉淀劑；(5) N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲亞砜(DMSO)代替N， N-二乙基乙酰胺(DMAc)作為叔胺化和季銨化反應(yīng)溶劑；(6)叔胺化反應(yīng)使用二乙胺和二丁 胺代替二丙胺；(7)叔胺化反應(yīng)時間在0. 5至8小時之間；(8)三乙胺或三丁胺代替三丙胺 作為胺化試劑；(9)用澆鑄法代替流延法；(10)成膜溫度在50-100°C時。實施例9 將1重量單位的酚酞型聚醚砜(PES-C)溶于12重量單位的氯仿中，加入0. 5重量 單位的鋁粉，1重量單位的3，3，3-三氟丙酸，再加入5重量單位的氯甲醚，在30°C下攪拌 6小時；將上述混合物倒入乙醇中使產(chǎn)物沉淀出來，將沉淀物用水洗滌、干燥并打碎后溶于 20重量單位的二甲亞砜(DMSO)，獲得酚酞型聚醚砜(PES-C)的氯甲基化產(chǎn)物溶液，取上述 溶液1重量單位，加入0. 2重量單位的二丁胺，在30°C下攪拌反應(yīng)3小時。再加入0. 5重量 單位的三丁胺，在40°C下攪拌反應(yīng)15小時；將上述反應(yīng)液用澆鑄法于60°C干燥成膜，即得 陰離子交換膜。上述氯甲基化步驟、叔胺化步驟和季銨化步驟的溶液濃度不影響反應(yīng)及產(chǎn)物性 能。本實施例中采用以下替代條件均可得到性質(zhì)類似的膜⑴聚芳砜(PASF)或聚醚 醚酮(PEEK)代替酚酞型聚醚砜(PES-C) ； (2)1，2_ 二氯乙烷、1，1_ 二氯乙烷、二氯甲烷或甲 苯代替氯仿作為氯甲基反應(yīng)溶劑；(3)鋅粉代替鋁粉，三氟乙酸、三氟甲磺酸或2，3，4，5_四 氟苯甲酸代替3，3，3-三氟丙酸作為催化劑；(4)甲醇代替乙醇作為氯甲基化反應(yīng)產(chǎn)物的沉 淀劑；(5) N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二乙基乙酰胺(DMAc)或N-甲基吡咯烷酮(NMP) 代替二甲亞砜(DMSO)作為叔胺化和季銨化反應(yīng)溶劑；(6)叔胺化反應(yīng)使用二乙胺和二丙胺 代替二丁胺；(7)叔胺化反應(yīng)時間在0. 5至8小時之間；(8)三乙胺或三丙胺代替三丁胺作 為胺化試劑；(9)用流延法代替澆鑄法；(10)成膜溫度在50-100°C時。
權(quán)利要求
一種自交聯(lián)聚合物陰離子交換膜的制備方法，由聚合物依次進(jìn)行氯甲基化、叔胺化、季銨化和成膜等步驟所構(gòu)成，其特征在于所述的叔胺化有下述分步驟1)將聚合物氯甲基化后的產(chǎn)物溶解于溶劑中，以得到聚合物的氯甲基化產(chǎn)物溶液(叔胺化備液)；2)在聚合物的氯甲基化產(chǎn)物溶液中加入少許低級仲胺并在常溫下攪拌使其反應(yīng)充分，以獲得聚合物的氯甲基化的叔胺化溶液(季銨化備液)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自交聯(lián)聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于 所述的低級仲胺包括二乙胺、二丙胺、二丁胺，其添加量為聚合物的氯甲基化產(chǎn)物溶液(叔胺化備液)重量的0. 01 0. 2倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自交聯(lián)聚合物陰離子交換膜的制備方法，其特征在于所述的常溫下的攪拌時間彡0. 5小時，其常溫范圍為10°C 50°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自交聯(lián)聚合物陰離子交換膜的制備方法，包括聚合物的氯甲基化、叔胺化、季銨化和自交聯(lián)成膜的步驟。其叔胺化是將聚合物氯甲基化后的產(chǎn)物溶解于溶劑中，以得到聚合物的氯甲基化產(chǎn)物溶液(叔胺化備液)，再在其中加入少許低級仲胺并在常溫下攪拌使其反應(yīng)充分，以獲得聚合物的氯甲基化的叔胺化溶液(季銨化備液)。聚合物的自交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生在季銨化后的成膜過程。本發(fā)明方法簡便、高效，所得到的陰離子交換膜具有高的離子交換容量和高的化學(xué)與熱穩(wěn)定性，機械性能優(yōu)越，在高溫堿性條件下表現(xiàn)出高電導(dǎo)率和高強度的優(yōu)異性能。
文檔編號C08J5/22GK101862608SQ201010174360
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者莊林, 李妍, 潘婧, 陸君濤 申請人:武漢大學(xué)