專利名稱：具有陽離子交換基的聚(芳醚)共聚物、其制備方法和其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及具有離子交換基、特別是陽性離子交換基的聚(芳醚)共聚物、 其制備方法和其用途。
背景技術(shù)：
離子交換樹脂通常含有聚合物上的離子交換功能團。特別地，離子交換樹脂典型地含有多孔聚合物結(jié)構(gòu)，所述多孔聚合物結(jié)構(gòu)含有帶遷移離子的官能團，并且可以在潮濕狀態(tài)下具有微細的孔徑大小。通常，當離子陷落在孔隙的表面中或表面上，發(fā)生離子交換， 而同時釋放其他離子。根據(jù)導(dǎo)入的離子交換功能團的類型，離子交換樹脂被粗略地分成陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和混合型樹脂(例如交換陽離子的也稱為陽離子樹脂 ’交換陰離子的也稱為陰離子樹脂；以及同時交換陽離子和陰離子的稱為混合型樹脂)。這樣的離子交換樹脂已經(jīng)用于各種目的，例如有機金屬的回收、空氣凈化、催化劑、水處理、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和蛋白質(zhì)的分離。市售的陽離子交換樹脂的一個實例是苯乙烯類樹脂。在苯乙烯類樹脂中，離子交換基導(dǎo)入至樹脂中，該樹脂具有通過使用二乙烯基苯作為交聯(lián)劑在苯乙烯上制造的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。典型地，磺酸基用作交換基。盡管這樣的樹脂通常對于強酸和強堿是化學(xué)上穩(wěn)定的并且允許在整個PH范圍內(nèi)進行離子交換，但如果其被加熱至150°C以上的溫度，則樹脂分解，從而降低交換容量、密度和吸水能力。此外，如果樹脂在186°C中加熱M小時，則由于交換容量降低15 40%而不可能使用。另外，大多數(shù)目前可獲得的離子交換樹脂具有有限的離子交換容量，并且由于樹脂是交聯(lián)的，因此加工性能降低。因此，需要新的離子交換樹脂來設(shè)法解決這些缺點。在此背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅用于增強對本發(fā)明的背景的理解，并且因此其可能含有不形成在本國對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有優(yōu)異的特性的聚(芳醚)共聚物。具體而言，本發(fā)明的聚(芳醚)共聚物具有優(yōu)異的機械性能和高離子交換能力，特別是陽離子交換能力。本發(fā)明還提供制備上述共聚物的方法。此外，本發(fā)明提供離子交換樹脂，特別是陽離子交換樹脂，包括上述共聚物和離子交換膜，特別是陽離子交換膜。需要注意的是，盡管結(jié)合本發(fā)明的實施方式具體地描述了陽離子交換能力和陽離子交換基，但需要理解陰離子和混合型離子交換能力和離子交換基也包括在本發(fā)明中。因此，當本文中使用術(shù)語“離子交換膜”時，理解為陽離子、陰離子和混合型離子交換膜。本發(fā)明的一個實施方式提供一種如通式1所示的聚(芳醚)共聚物[通式1]
權(quán)利要求
1. 一種如通式1所示的聚(芳醚)共聚物 [通式1]
2. —種如通式2所示的聚(芳醚)共聚物 [通式2]X的范圍為約0. 01 1. 0， η是整數(shù)且范圍為約10 800。
3. —種如通式3所示且具有磺酸基的聚(芳醚)共聚物 [通式3]其中，
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的聚(芳醚)共聚物，其特征在于 所述共聚物是無規(guī)共聚物或嵌段共聚物。
5.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的聚(芳醚)共聚物，其特征在于 X的范圍為0. 1 0. 9。
6.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的聚(芳醚)共聚物，其特征在于 X的范圍為0. 2 0. 8。
7.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的聚(芳醚)共聚物，其特征在于 所述共聚物具有約10000 1000000的重均分子量。
8.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的聚(芳醚)共聚物，其特征在于 重均分子量為約30000 800000。
9.一種制備權(quán)利要求1所述的聚(芳醚)共聚物的方法，所述方法包括a)將下述通式4的2，2'- 二苯基-p，p_雙酚、一種或多種選自下述通式恥的單體和一種或多種選自下述通式6b的單體共聚；和b)將陽離子交換基導(dǎo)入至所述共聚的聚合物中 [通式4][通式6b]
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于a)進行所述單體的共聚，使得一種或多種選自下述通式恥的單體、2，2' - 二苯基-ρ， P-雙酚和一種或多種選自下述通式6b的單體的當量比為1 0.05 0.95 0.05 0.95。[通式5b]
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于a)進行所述單體的共聚，使得一種或多種選自下述通式恥的單體、2，2' - 二苯基-ρ， P-雙酚和一種或多種選自下述通式6b的單體的當量比為1 0.2 0.8 0.2 0.8。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于a)所述單體的共聚在一種或多種溶劑的存在下進行，所述溶劑選自二甲基乙酰胺、 N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亞砜、二氯甲烷、氯仿、四氫呋喃、苯、甲苯和二甲苯。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于b)所述將陽離子交換基導(dǎo)入至共聚的聚合物中通過使用一種或多種磺酸化合物進行， 所述磺酸化合物選自濃硫酸(H2SO4)、氯磺酸(ClSO3H)、發(fā)煙硫酸(發(fā)煙SO3)和發(fā)煙硫酸三乙酯磷酸鹽(SO3-TEP)。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于 b)所述將陽離子交換基導(dǎo)入至共聚的聚合物中在約0 100°C的范圍內(nèi)的溫度中進行。
15.一種陽離子交換樹脂，其特征在于 含有權(quán)利要求1所述的聚(芳醚)共聚物。
16.一種陽離子交換膜，其特征在于 含有權(quán)利要求1所述的聚(芳醚)共聚物。
17.如權(quán)利要求16所述的陽離子交換膜，其特征在于所述陽離子交換膜還含有一種或多種聚合物，所述聚合物選自聚酰亞胺、聚醚酮、聚砜、聚醚砜、聚醚醚砜、聚苯并咪唑、聚苯醚、聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚三氟苯乙烯磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚偏氟乙烯、聚氨酯和支鏈磺化聚砜酮共聚物。
18.如權(quán)利要求16所述的陽離子交換膜，其特征在于所述陽離子交換膜可以還含有一種或多種無機物質(zhì)，所述無機物質(zhì)選自二氧化娃 SiO2、氧化鈦TiO2、無機磷酸、磺化二氧化硅(磺化SiO2)、磺化氧化鋯(磺化和磺化磷酸鋯(磺化&P)。
19.一種制備權(quán)利要求1所述的聚(芳醚)共聚物的方法，包括a)將下述通式4的2，2'- 二苯基-p，p_雙酚、一種或多種選自下述通式恥的單體和一種或多種選自下述通式6b的單體共聚；和b)將離子交換基導(dǎo)入至所述共聚的聚合物中
20.一種離子交換樹脂，其特征在于 含有權(quán)利要求1所述的聚(芳醚)共聚物。
21.如權(quán)利要求20所述的離子交換樹脂，其特征在于 所述離子交換樹脂是陰離子交換樹脂或混合離子交換樹脂。
22.—種離子交換膜，其特征在于 含有權(quán)利要求1所述的聚(芳醚)共聚物。
23.如權(quán)利要求22所述的離子交換膜，其特征在于 所述離子交換膜是陰離子交換膜或混合離子交換膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有離子交換基、特別是陽性離子交換基的聚(芳醚)共聚物、其制備方法和其應(yīng)用。在根據(jù)本發(fā)明的具有離子交換基的聚(芳醚)共聚物中，物理特性、離子交換能力、金屬離子吸附能力和加工性能優(yōu)異，并且因此該共聚物能夠以各種形狀成型，并且能夠廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如有機金屬的回收、空氣凈化、催化劑、水處理、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和蛋白質(zhì)的分離。
文檔編號C08L71/10GK102329423SQ201010574430
公開日2012年1月25日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者權(quán)洛顯, 李周浩, 金東一, 金榮澤, 黃仁哲 申請人:株式會社東進世美肯, 現(xiàn)代自動車株式會社