一种阴离子膜制造技术

本发明专利技术公开了一种阴离子膜，该方法包括阴膜液的制备和交联化，最终将交联化阴膜液涂膜在玻璃板上，在室温下干燥成膜，之后将膜放置于100℃的开水中进行0.5‑1h浸泡既得阴离子膜，最终所制得的离子膜具有较低的溶胀率的优异的电导率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及一种阴离子膜。
技术介绍
离子膜是一种含离子基团并对溶液中的离子具有选择透过性的高分子膜。在过去几十年中，离子交换膜在分离工程、新能源电池及生物医学工程等领域起到了越来越重要的作用。随着其应用领域的不断拓展，对膜功能多元化的需求也与日俱增。根据离子交换基团的不同，可以将离子交换膜分为三类：阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性离子交换膜(包括双极膜)。离子交换基团赋予了膜材料选择渗透性，即可以有选择地控制某种离子的渗透。膜对于不同带电状态离子的选择能力则由固定离子基团的浓度(膜的离子交换容量)来决定。荷兰《膜科学杂志》(J.MembraneScience，2002，207，157-170)报道了将聚乙烯醇和聚苯乙烯磺酸马来酸共聚物共混制备含有磺酸基和羧基两种不同酸性基团的阳离子膜，用于分子量较大的离子如氨基酸的回收。由于其是有机膜，耐温性较差，应用价值有限，难以分离多种离子和两性离子物质。本专利技术是为了提供一种较低溶胀率并且具有优异的导电率的离子膜。
技术实现思路
本专利技术专利的目的在于提供一种阴离子膜，其特征在于该阴离子膜的制备方法包括以下步骤：步骤一、阴膜液的制备将反离子为Br-的季铵化聚苯醚在50ºC加热30min，采用5-10ºC/min的升温速率升温至90ºC加热1-4h，采用12ºC/min的降温速度降温至75ºC保温1h，再浸泡于0.5–1mol/LNaOH溶液中30min，取出后用水洗涤直至洗涤液呈中性，在密封的环境中干燥10-18h，得到第一干燥产物；将第一干燥产物在充氮气的情况下置于氯仿中，加入四氯化锡和氯甲基甲醚，在60-65ºC反应15-32h后倒入乙醇，将沉淀过滤物真空干燥，得到第二干燥产物，所述第一干燥产物、氯仿、四氯化锡和氯甲基甲醚的质量比为1-2:2-10:0.002-0.08：0.2-3；将该第二干燥产物溶解在第一溶剂中，在磁力搅拌下搅拌30min后升温至70-75ºC，保温30-60min，过滤之后既得到季铵化聚苯醚阴膜液；步骤二，制备交联化的阴膜液将步骤一所制得的阴膜液，加入第一溶液和交联剂进行交联反应，常温下搅拌30min，升温至60ºC搅拌10-30min，降温至50ºC在氮气的保护下搅拌45min，降至室温后得到第二溶液，在该第二溶液中加入聚乙烯醇，反应温度为40-60ºC，反应时间为30-60h，得到交联化的阴膜液，所述季铵化聚苯醚阴膜液、第一溶液和交联剂的质量比为1-3:2-3:0.1-0.2，第二溶液和聚乙烯醇的质量比为1-5:0.5-0.7；步骤三、阴离子膜的制备将步骤二所制得的交联化阴膜液涂膜在玻璃板上，在室温下干燥成膜，之后将膜放置于100℃的开水中进行0.5-1h浸泡既得阴离子膜。2、如权利要求1所述的一种阴离子膜，其特征在于，步骤一中所述的第二干燥产物和第一溶剂的质量比为1-10：5-20；所述第一溶剂由N,N-二甲基胺基甲基丙烯酸乙酯，苯乙烯，二甲基甲酰胺，二甲基亚砜和甲醇组成，所述N,N-二甲基胺基甲基丙烯酸乙酯，苯乙烯，二甲基甲酰胺，二甲基亚砜和甲醇的摩尔比为1-5:2-4:5-8:17-22:10-30；3、如权利要求1所述的一种阴离子膜，其特征在于，步骤二中所述第一溶液由Ｎ（ＣＨ３）２－（ＣＨ２）ｎ－Ｎ（ＣＨ３）２（n=1-5）和N-甲基吡咯烷酮组成，所述Ｎ（ＣＨ３）２－（ＣＨ２）ｎ－Ｎ（ＣＨ３）２（n=1-5）和N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为1-5：2-3，交联剂为胺丙基三乙氧基硅烷。4、如权利要求1所述的一种阴离子膜，其特征在于，所述步骤五所制得的阴离子膜的厚度为30-50μｍ。有益效果：1、反离子为Br-的铵化聚苯醚（QPPO-Br）在50ºC加热30min，采用5-10ºC/min的升温速率升温至90ºC加热1-4h，采用12ºC/min的降温速度降温至75ºC保温1-3h，该步骤采用不同的升温速率进行升温和降温，并且在不同的温度下进行加热，其中最关键的步骤为首先升温至90ºC之后采用12ºC/min的降温速率进行降温至75ºC保温，经过大量的实验发现，降温的速率过快和过慢都会导致后面，不能形成离子键，或者仅形成部分离子键，12ºC/min的降温速度为最佳，另外本专利技术创造性的发现在升温后采用降温的步骤能够有效的增强离子键的形成，经过大量试验发现，采用降温步骤形成的阴离子膜的离子键，相较于未采用降温步骤所形成的阴离子膜的离子键多25%，并且降温至75ºC在加热1h能够有效的能够有效的减少浸泡在NaOH和密封环境中的干燥中的时间，有效的节约成本；2、步骤一中加入步骤“将第一干燥产物在充氮气的情况下置于氯仿中，加入四氯化锡和氯甲基甲醚，在60-65ºC反应15-32h后倒入乙醇，将沉淀过滤物真空干燥，得到第二干燥产物，所述第一干燥产物、氯仿、四氯化锡和氯甲基甲醚的质量比为1-2:2-10:0.002-0.08：0.2-3”经过大量的实验得知添加该步骤能够有效的增强该离子膜的导电率。3、本申请中所述的第一溶剂的组成和配比为申请人大量的实验得到的，先有技术中通常采用单一的溶剂，本专利技术采用多种溶剂进行缓和严格各项配比并且采用了磁力搅拌，使得能够形成更加稳定的季铵化聚苯醚阴膜液，并且便于后期的交联化反应。4、步骤二中，交联反应中加入了交联剂和创造性的加入了第一溶液，该第一溶液为自制的溶液，并且在搅拌的过程中具有一个降温过程，并在降温的过程汇总加入了氮气保护，经过大量的实验得知，采用本专利技术步骤二能够有效的增强交联化的阴膜液的稳定性，从而促进阴离子膜的稳定性，和使用寿命，并且相较于不含有上述步骤所制得阴离子膜的使用寿命增加30-45%。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。一种阴离子膜，其特征在于该阴离子膜的制备方法包括以下步骤：步骤一、阴膜液的制备将反离子为Br-的季铵化聚苯醚在50ºC加热30min，采用5-10ºC/min的升温速率升温至90ºC加热1-4h，采用12ºC/min的降温速度降温至75ºC保温1h，再浸泡于0.5–1mol/LNaOH溶液中30min，取出后用水洗涤直至洗涤液呈中性，在密封的环境中干燥10-18h，得到第一干燥产物；将第一干燥产物在充氮气的情况下置于氯仿中，加入四氯化锡和氯甲基甲醚，在60-65ºC反应15-32h后倒入乙醇，将沉淀过滤物真空干燥，得到第二干燥产物，所述第一干燥产物、氯仿、四氯化锡和氯甲基甲醚的质量比为1-2:2-10:0.002-0.08：0.2-3；将该第二干燥产物溶解在第一溶剂中，在磁力搅拌下搅拌30min后升温至70-75ºC，保温30-60min，过滤之后既得到季铵化聚苯醚阴膜液；步骤二，制备交联化的阴膜液将步骤一所制得的阴膜液，加入第一溶液和交联剂进行交联反应，常温下搅拌30min，升温至60ºC搅拌10-30min，降温至50ºC在氮气的保护下搅拌45min，降至室温后得到第二溶液，在该第二溶液中加入聚乙烯醇，反应温度为40-60ºC，反应时间为30-60h，得到交联化的阴膜液，所述季铵化聚苯醚阴膜液、第一溶液和交联剂的质量比为1-3:2-3:0.1-0.2，第二溶液和聚乙烯醇的质量比为1-5:0.5-0.7；步骤三、阴离子膜的制备将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阴离子膜，其特征在于该阴离子膜的制备方法包括以下步骤：步骤一、阴膜液的制备将反离子为Br‑的季铵化聚苯醚在50ºC加热30min，采用5‑10ºC/min的升温速率升温至90 ºC加热1‑4h，采用12ºC/min的降温速度降温至75ºC保温1h，再浸泡于0.5 – 1mol/L NaOH溶液中30min，取出后用水洗涤直至洗涤液呈中性，在密封的环境中干燥10‑18h，得到第一干燥产物；将第一干燥产物在充氮气的情况下置于氯仿中，加入四氯化锡和氯甲基甲醚，在60‑65ºC反应15‑32h后倒入乙醇，将沉淀过滤物真空干燥，得到第二干燥产物，所述第一干燥产物、氯仿、四氯化锡和氯甲基甲醚的质量比为1‑2:2‑10:0.002‑0.08：0.2‑3；将该第二干燥产物溶解在第一溶剂中，在磁力搅拌下搅拌30min后升温至70‑75ºC，保温30‑60min，过滤之后既得到季铵化聚苯醚阴膜液；步骤二，制备交联化的阴膜液将步骤一所制得的阴膜液，加入第一溶液和交联剂进行交联反应，常温下搅拌30min，升温至60ºC搅拌10‑30min，降温至50ºC在氮气的保护下搅拌45min，降至室温后得到第二溶液，在该第二溶液中加入聚乙烯醇，反应温度为40‑60ºC，反应时间为30‑60h，得到交联化的阴膜液，所述季铵化聚苯醚阴膜液、第一溶液和交联剂的质量比为1‑3:2‑3:0.1‑0.2，第二溶液和聚乙烯醇的质量比为1‑5:0.5‑0.7；步骤三、阴离子膜的制备将步骤二所制得的交联化阴膜液涂膜在玻璃板上，在室温下干燥成膜，之后将膜放置于100℃的开水中进行0.5‑1h浸泡既得阴离子膜。...

【技术特征摘要】
1.一种阴离子膜，其特征在于该阴离子膜的制备方法包括以下步骤：步骤一、阴膜液的制备将反离子为Br-的季铵化聚苯醚在50ºC加热30min，采用5-10ºC/min的升温速率升温至90ºC加热1-4h，采用12ºC/min的降温速度降温至75ºC保温1h，再浸泡于0.5–1mol/LNaOH溶液中30min，取出后用水洗涤直至洗涤液呈中性，在密封的环境中干燥10-18h，得到第一干燥产物；将第一干燥产物在充氮气的情况下置于氯仿中，加入四氯化锡和氯甲基甲醚，在60-65ºC反应15-32h后倒入乙醇，将沉淀过滤物真空干燥，得到第二干燥产物，所述第一干燥产物、氯仿、四氯化锡和氯甲基甲醚的质量比为1-2:2-10:0.002-0.08：0.2-3；将该第二干燥产物溶解在第一溶剂中，在磁力搅拌下搅拌30min后升温至70-75ºC，保温30-60min，过滤之后既得到季铵化聚苯醚阴膜液；步骤二，制备交联化的阴膜液将步骤一所制得的阴膜液，加入第一溶液和交联剂进行交联反应，常温下搅拌30min，升温至60ºC搅拌10-30min，降温至50ºC在氮气的保护下搅拌45min，降至室温后得到第二溶液，在该第二溶液中加入聚乙烯醇，反应温度为40-60º...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昊天，
申请(专利权)人：刘昊天，
类型：发明
国别省市：安徽;34