含咔咯水解离催化基团单片型聚芳醚腈双极膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含咔咯水解离催化基团单片型聚芳醚腈双极膜的制备方法。本发明专利技术以甲氧基双酚、非甲氧基的双酚、二卤代氰基苯、二卤二苯酮或二卤二苯砜和摩尔催化剂Ⅰ为出发原料，分别合成PAEN‑EG和Corrole‑PAEN聚合物，混合后流延在玻璃板上；经磺化、铵化和季铵化后，得到聚芳醚腈双极膜。本发明专利技术通过缩聚反应，将含甲氧基引入聚芳醚腈分子链中，经三溴化硼反应得到含羟基聚芳醚腈，再与环氧氯丙烷反应，在聚芳醚腈侧基上引入环氧基团，省去了成膜工序和避免致癌物氯甲醚的使用。制备的双极膜带有自催化作用，双极膜电阻低，跨膜电压低。长期使用，也不会出现中间界面层鼓泡、开裂等复合型双极膜在使用过程中容易出现的问题。

【技术实现步骤摘要】
含咔咯水解离催化基团单片型聚芳醚腈双极膜的制备方法
本专利技术涉及一种含咔咯水解离催化基团单片型聚芳醚腈双极膜的制备方法，具体涉及在聚芳醚腈主链上引入含环氧基团取代基，咔咯与环氧基团反应引入聚芳醚腈分子结构中。含咔咯聚芳醚腈与含环氧基团聚芳醚腈共混成膜作为基膜材料，在基膜两侧通过环氧基团反应引入阴阳离子合成一种含有咔咯基团单片型聚芳醚腈双极膜的制备方法。
技术介绍
双极膜是在离子交换膜技术基础上新开拓出的分支，并迅速发展成为当前膜
中的研究热点。它通常由阴离子交换层、阳离子交换层和使水急速分裂的中间催化层复合而成的具有三层结构的功能膜。在直流电场作用下，双极膜中间界面层水解离，在膜两侧分别得到H+和OH-，可以实现即时酸/碱的生产/再生。其应用领域涵盖了海水淡化、工业污水处理、食品浓缩与分离、医药工业、酸和碱制造工业等，使得加工过程更“绿色”、高效，也改变了传统工业分离和制备过程，为解决环境、化工、生物、海洋化工等领域中的技术难题带入新的生机和活力。双极膜的制备方法有两大类：(1)双膜复合型，这种结构使得阴阳离子层间始终存在物理界本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含咔咯催化基团单片型聚芳醚腈双极膜的制备方法，其特征是：/n（1）将x摩尔甲氧基双酚、y摩尔非甲氧基的双酚、e摩尔二卤代氰基苯、（x+y-e）摩尔二卤二苯酮或二卤二苯砜和（1.2～3）（x+y）摩尔催化剂Ⅰ置于反应器中，加入有机溶剂Ⅰ溶解并在 N

【技术特征摘要】
1.一种含咔咯催化基团单片型聚芳醚腈双极膜的制备方法，其特征是：
（1）将x摩尔甲氧基双酚、y摩尔非甲氧基的双酚、e摩尔二卤代氰基苯、（x+y-e）摩尔二卤二苯酮或二卤二苯砜和（1.2～3）（x+y）摩尔催化剂Ⅰ置于反应器中，加入有机溶剂Ⅰ溶解并在N2气流作用下先于130～150℃反应1～5h，再于150～170℃反应3～20h，将反应液倾入水中，析出沉淀，过滤，沉淀物活水浸泡20h，过滤固体物经干燥，制得到含有甲氧基聚芳醚腈聚合物；
上述步骤中X、y、e不为0，且x+y＞e；
（2）将含甲氧基聚芳醚腈聚合物溶解有机溶剂Ⅱ中，溶解后抽真空，氮气保护下在冰浴条件下逐滴加入三溴化硼溶液，1～6h内滴加完毕，升至室温继续反应12h后停止反应，过滤，依次用二氯甲烷、甲醇、水洗涤多次，得到含羟基聚芳醚腈聚合物，于真空干燥箱80℃干燥24h，备用；
（3）将含羟基聚芳醚腈聚合物溶解在有机溶剂Ⅲ中，升温至40℃～70℃，分别加入等摩尔比的环氧氯丙烷和催化剂Ⅱ，恒温反应3～10h，将反应液倾入水/乙醇混合溶剂中，沉淀出含环氧基团聚芳醚腈聚合物，过滤，沉淀物放入活水中浸泡24h，制得含环氧基团取代基的聚芳醚腈PAEN-EG聚合物；
（4）将溴甲基化聚芳醚腈聚合物溶解在有机溶剂Ⅳ中，以溴甲基化聚芳醚腈聚合物分子链中溴甲基1摩尔计，将0.2～1.02摩尔的含羟基咔咯和0.2～1.02摩尔的NaHCO3加入反应体系中，在氮气保护下升温至30～80℃，恒温反应3～10h，冷却至室温，用蒸馏水和甲醇的混合溶剂为沉淀剂，沉淀出聚合物产物，并用水和甲醇混合溶剂冲洗多次，真空干燥即得侧基键合有咔咯的聚芳醚腈Corrole-PAEN聚合物；
（5）将PAEN-EG和Corrole-PAEN聚合物按10：0.01～1.0质量比投入有机溶剂Ⅴ溶剂中，溶解后流延在洁净的玻璃板上，烘干制备含有咔咯和环氧基团侧基的聚芳醚腈基膜；
（6）将基膜放入反应器中，使基膜的两个侧面分别浸润于阳面磺化反应溶液和阴面胺化反应溶液中，然后将反应器放到恒温水浴锅中进行磺化反应和胺化反应；
（7）季铵化：将已经磺化和胺化反应后的聚芳醚腈膜，再与季铵化试剂进行季铵化反应，去离子水洗涤即得单片型含咔咯侧基的聚芳醚腈双极膜。


2.根据权利要求1所述的一种含咔咯催化基团单片型聚芳醚腈双极膜的制备方法，其特征是步骤（1）中：
所述的二卤代氰基苯为2,4-二氯对苯二甲腈、2,4-二氟对苯二甲腈、2,5-二氯对苯二甲腈、2,5-二氟对苯二甲腈、2,6-二氯对苯二甲腈、2,6-二氟对苯二甲腈、2,4-二氯苯腈、2,4-二氟二腈、2,5-二氯苯腈、2,5-二氟苯腈、2,6-二氯苯腈、2,6-二氟苯腈、3,5-二氯苯腈、3,5-二氟苯腈的任意一种或两种任意比例的组合；
所述的二卤二苯酮为二氟二苯酮、二氯二苯酮、二氟二腈二苯酮、二氯二腈二苯酮的任意一种或两种任意比例的组合；
所述的二卤二苯砜为二氟二苯砜、二氯二苯砜、二氟二腈二苯砜、二氯二腈二苯砜的任意一种或两种任意比例的组合。


3.根据权利要求1所述的一种含咔咯催化基团单片型聚芳醚腈双极膜的制备方法，其特征是步骤（1）中：
所述的双酚为对苯二酚、间苯二酚、双酚芴、双酚A、六氟双酚A、联苯二酚、二羟基二苯醚、2-腈基对苯二酚、3-腈基间苯二酚、腈基联苯二酚、腈基二羟基二苯醚的任意一种或两种任意比例的组合；
所述的含甲氧基双酚为对2-甲氧基对苯二...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雪红，李晓燕，丁富传，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建;35