一种阴离子电池隔膜的制备方法技术

本发明专利技术属于阴离子电池隔膜的制备方法技术领域。本发明专利技术所述的阴离子电池隔膜的制备方法，其步骤包括：将含有甲氧基的苯环与乙烯或丙烯接枝共聚；将上述共聚物与路易斯酸、卤代酞基化合物按摩尔比１．５∶０．５～１∶０．５～１混合，溶于溶剂中搅拌；将步骤ｂ的反应产物先溶解再沉淀；将上述产物干燥，然后在溶剂中充分溶解再静置脱泡，将所得铸膜液在基体上刮膜并在室温下自然成膜；将上述制得的膜于在胺水溶液中胺化，取出干燥。本发明专利技术方法从操作角度来说具有简便、迅速和安全的优点；从性能角度来说，制得的膜具有均相性能稳定、离子交换容量高、抗污染性强特点；并可系列化开发以满足不同应用领域的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于阴离子电池隔膜的制备方法
技术背景现有技术制备阴离子交换膜较难，主要原因是传统的制备方法中需采用氯甲 基化步骤，这样就要使用致癌物质氯甲醚，因此人们一直在寻找不使用氯甲醚而 制备阴离子交换膜的方法。中国专利申请号200210041520.3提出了一种季胺型阴离子交换剂及其制 备方法，在聚苯乙烯上通过傅一克反应引入担载量可控的a—卤代乙酞基，再与 胺或氨交联反应制备不同交换容量的季胺型阴离子交换剂.但它采用的原料是聚 苯乙烯颗粒，产品是离子交换树脂而不是膜，其适用范围有限，不能用于电渗析、 隔膜电解或燃料电池隔膜等；且使用过程中因活性离子不断被交换掉而失活，需 要频繁再生，操作过程不能连续，而且再生中需消耗大量的碱液，再生液的排放 也会对环境造成二次污染。美国《合成》杂志(Synthesis ， 1974 ， 560 )报道了使用l一氯一4一 氯甲氧基丁烷和1，4一二甲氧基丁烷等长链氯甲醚进行氯甲基化反应接着胺化 从而制得阴离子交换膜的方法。美国((聚合物科学一聚合物化学"杂志(J Poyms 。 i : Pomy chem Ed ， 1985 , 23 ， 1839 )提出了用氯甲基辛醚和高分子氯甲基醚作氯甲基化试剂来制备阴离子交换膜的方法。上述方法中由于所使 用的长链氯甲基醚的制备较复杂，其实用前景不大；另外因位阻效应，其氯甲基化反应步骤进行比较困难，导致产率太低。荷兰((膜科学与技术杂志》(Journel of Membrane science ， 2001, 183 (2 ) : 193— 200 )报道了以聚苯醚为原料通过甲基澳化和苯环澳化来制备一 系列的均相阴离子交换膜，但澳化过程中使用的澳也是有毒物质；并且由于反应 在较高温度下进行，需使用高沸点有毒溶剂氛苯，在成膜过程中又必须去除这些 溶剂，若处理不善，对环境会有污染，且成本也较高。而且甲基澳化产物很活泼， 容易产生交联使随后的制膜过程变得困难。荷兰((反应功能性聚合物》杂志(Ractive&Functi 。 na IP 。 lyme :， 1999， 42 : 235— 242 )报道了通过傅一克反应在交联聚苯乙烯上引入乙酞基， 然后再澳化、胺化制备阴离子交换树脂。但上述方法釆用的原料也是聚苯乙烯颗 粒，澳化后的澳乙酞化产物易水解，使其胺化后的交换容量不高，影响其应用； 同样，使用过程中会由于活性离子不断被交换掉而失活，需要频繁再生；并且产 品是离子交换树脂而不是膜，在电渗析、隔膜电解或燃料电池隔膜等领域都无法 应用，因而适用范围有限。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供，以克服现有技术的 上述缺陷。为达上述目的，本专利技术采取的具体技术方案如下 ，其歩骤包括a、 将含有甲氧基的苯环与乙烯或丙烯接枝共聚；b、 将上述共聚物与路易斯酸、卤代酞基化合物按摩尔比1.5 : 0.5 1 :0.5 l混合，溶于溶剂中搅拌； C、将步骤b的反应产物先溶解再沉淀；d、 将上述产物干燥，然后在溶剂中充分溶解再静置脱泡，将所得铸膜液在 基体上刮膜并在室温下自然成膜；e、 将上述制得的膜于在胺水溶液中胺化，取出干燥。上述的步骤b，搅拌反应的温度优选为20 — 6(TC ，搅拌时间l一8小时。以得到黑色粘稠状沉淀从反应液中析出为准。所述路易斯酸包括无水三氯化铝、 五氯化锑、三氯化锡或三氯化铁。上述的步骤c，粘稠状沉淀物优选的是经醇类先溶解再沉淀，得到聚合物的卤代酞基化产物。醇类包括甲醇或乙醇。上述的步骤d，在溶剂中溶解时，按每克产物溶解于4 6克溶剂中充分溶 解再静置脱泡；所说的基体包括玻璃板、无纺布或织物等。上述的步骤e，胺化温度优选为40—85。C，胺水中胺与水体积比为1 : l 10。所述胺包括三甲胺、二甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺或二乙胺。所述氛乙 酞化产物的溶剂包括N， N—二甲基甲酞胺、N， N—二乙基乙酞胺、二甲亚矾 (DMSO)或氛苯。上述各步骤所用的溶剂包括氯仿、l,l一二氛乙烷、1，2—二氯乙垸、氯苯或 二氧甲垸。本专利技术的有益效果与现有技术相比较，由于本专利技术先对聚烯烃进行接枝共聚，然后通过醇类将 产物先溶解再沉淀出来，再进行胺化反应，使膜材料功能化，不仅避免了现有技 术使用强致癌物质氯甲醚，使操作过程更安全，且无需繁琐、费时的功能化后处理；本专利技术通过反应条件的控制来获得不同氯乙酞化程度的反应物，进而再通过 胺化剂的种类、胺化液的浓度，胺化时间和胺化温度这些因素的调节来对其荷正 电程度进行控制，可以得到不同交换容量的、性能稳定的均相阴离子交换膜。本 专利技术方法从操作角度来说具有简便、迅速和安全的优点；从性能角度来说，制得 的膜具有均相性能稳定、离子交换容量高、抗污染性强特点；并可系列化开发以 满足不同应用领域的需要。具体实施方式以下通过实施例进一步详细说明本专利技术阴离子交换膜的制备方法。 实施例1以氯仿为溶剂，反应物为聚(2 ， 6 — 二甲基1 ， 4苯撑氧)(PP0 )，在 不同温度下反应，以三甲胺溶液为胺化试剂制备均相季胺型阴离子交换膜(1 ) 铸膜液的制备依次将lmol PP0和1. 25mol无水三氯化铝溶解在盛有100ml 氯仿的250ml三口烧瓶中，在撹拌下待其充分溶解后，用恒压漏斗缓慢滴加 Zoml氯乙酞氯，分别采用反应温度20°C 、 30°C 、 40°C 、 50°C 、 60°C进 行反应，待反应完全后，先用乙醇溶解反应产物，再用乙醇将产物氯乙酞化PP0 沉淀出来，在60°C真空干燥。将干燥后的产物进行红外光谱分析，在1700cm 一，处出现强的酞基峰，说明PP0苯环上已接上氯乙酞基团。按一克氛乙酞化 PP0对应3，5ml的N ， N—二甲基甲酞胺(DMF)的比例将氯乙酞化10克溶于 35mlDMF中，静置过夜。(2)成膜将脱泡后的铸膜液用玻璃棒直接涂敷于洁 净的玻璃板上，空气中成膜。(3)胺化将制得的膜浸入lml的三甲胺溶液中， 在4CTC胺化48小时后，将膜取出，用大量的水冲洗至无三甲胺为止，再将其浸入lm。 1/1的NaCI溶液中转型经测定所得的各种膜的性能表征如下表所 示反应温度(t;)成膜性含水率(w% )IEC (meq/克干膜)20不溶于DMF30可成膜210.30. 8340良好167. 11. 1750较脆，发黄154. 30. 8660很脆58. 60. 94上表中，IEC表示离子交换容量；含水率(w % ) = 100 % * ( W湿膜一 w干膜)/w干膜。 实施例2以氯仿为溶剂，反应物摩尔比为聚(2， 6 — 二甲基1， 4苯撑氧)(PPO): 无水三氯化铝(AIC13 ):氯乙酸氯(CAC ) = 1 : 1.25 : 1. 25时，在4CTC反 应，以三甲胺溶液为胺化试剂制备均相季胺型阴离子交换膜(l)铸膜液的配制 依次将lmolpp。 1. 25mol无水三氯化铝溶解在装有电动搅拌器和盛有100耐氯仿 的250ml三口烧瓶中，在搅拌下待其充分溶解后，用恒压漏斗缓慢滴加20ml氧 乙酞氯；在40°C反应四小时后，用乙醇先溶解反应产物再用乙醇将产物氯乙酞 化沉淀出来。在6CTC真空干燥。将干燥后的产物进行红外光谱分析，在1700cm 一，处出现强的酞基峰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阴离子电池隔膜的制备方法，其步骤包括　　　　ａ、将含有甲氧基的苯环与乙烯或丙烯接枝共聚；　　　　ｂ、将上述共聚物与路易斯酸、卤代酞基化合物按摩尔比１．５∶０．５～１∶０．５～１混合，溶于溶剂中搅拌；　　　　ｃ、将步骤ｂ的反应产物先溶解再沉淀；　　　　ｄ、将上述产物干燥，然后在溶剂中充分溶解再静置脱泡，将所得铸膜液在基体上刮膜并在室温下自然成膜；　　　　ｅ、将上述制得的膜于在胺水溶液中胺化，取出干燥。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梅，
申请(专利权)人：深圳市富易达电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]