本发明专利技术公开了一种均相阴离子交换膜及其制备方法。所述方法包括以下步骤：将卤甲基化的芳香族高聚物溶解在有机溶剂中形成待反应溶液；将所述待反应溶液和苯并咪唑类功能小分子混合并且进行亲核取代反应，以得到带有荷正电的苯并咪唑类功能小分子侧基的芳香族高聚物的铸膜液；和将所述铸膜液在基底上涂膜并且干燥，之后将基底移除，或者将所述铸膜液在增强织物上涂膜并且干燥，从而得到均相阴离子交换膜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及膜
，更具体地说，涉及一种。
技术介绍
阴离子交换膜广泛用于扩散渗析、电渗析、碱性燃料电池和化学传感器等领域，其性能及制备方法一直受到理论界和工业界的关注。均相阴离子交换膜由于其自身结构中固定的离子交换基团与主链通过化学键连接的特点，具有结构均匀、电阻小和性能稳定等优点，使其在电渗析和燃料电池领域具有广泛的应用。荷兰《膜科学与技术杂志》(Journalof Membrane Science, 2001,190,159-166)报道了聚苯醚改性制备阴离子交换膜的方法，首先通过溴甲基化使聚苯醚带上溴甲基基 团，成膜后在三甲胺水溶液中浸泡48h，得到阴离子交换膜。荷兰《电源杂志》(journalof power sources, 2009,193, 541-546)报道了带酌·酞侧基聚醚酮改性制备阴离子交换膜的方法，首先通过氯甲基化使带酚酞侧基聚醚酮带上氯甲基基团，成膜后在三甲胺的水溶液中浸泡48h，得到阴离子交换膜。以上这些传统的制备阴离子交换膜的方法，是对聚合物进行卤甲基化后得到基膜，再将基膜浸泡在三甲胺的水溶液中，通过三甲胺与齒甲基的季铵化反应得到含有季铵基团的阴离子交换膜。值得注意的是，此处的季铵化反应是在固态的基膜与液态的三甲胺水溶液之间发生的，是一种异相反应。这种异相反应存在如下几个缺点一，所需要的用于浸泡基膜的三甲胺水溶液的用量很大，这浪费了原料，提高了成本；二，由于基膜在与三甲胺发生季铵化反应之前已经固化，所以在功能基团即季铵基团的引入过程中缺少疏水亲水相分离的驱动力，无法在膜内形成贯穿的离子通道，降低了最终所制备的阴离子交换膜的电化学性能，三，三甲胺是一种挥发性很大并且具有鱼腥恶臭的气体，它对人体的眼、鼻、咽喉和呼吸道都有强烈的刺激作用。四，三甲胺与卤甲基反应得到的季铵基团在碱性条件下不稳定，会发生很大程度的降解。以上这些缺点都限制了上述方法所制备的阴离子交换膜的大规模应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种，用以克服上述缺点。本专利技术提供一种均相阴离子交换膜的制备方法，所述方法包括以下步骤将卤甲基化的芳香族高聚物溶解在有机溶剂中形成待反应溶液；将所述待反应溶液和苯并咪唑类功能小分子混合并且进行亲核取代反应，以得到带有荷正电的苯并咪唑类功能小分子侧基的芳香族高聚物的铸膜液；和将所述铸膜液在基底上涂膜并且干燥，之后将基底移除，或者将所述铸膜液在增强织物上涂膜并且干燥，从而得到均相阴离子交换膜。优选地，所述卤甲基化的芳香族高聚物为卤甲基化的聚苯砜、聚醚砜、双酚A聚砜、聚醚醚酮、聚醚酮、聚苯醚、杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚砜酮、带酚酞侧基的聚芳醚酮、或带酚酞侧基的聚芳醚砜，它们由相应的芳香族聚合物通过卤甲基化得到，其中，含有卤甲基基团的重复单元占所有重复单元的摩尔比称为它们的卤甲基化程度，以卤甲基化的聚醚砜为例，它的结构式如下权利要求1.一种均相阴离子交换膜的制备方法，所述方法包括以下步骤 将卤甲基化的芳香族高聚物溶解在有机溶剂中形成待反应溶液； 将所述待反应溶液和苯并咪唑类功能小分子混合并且进行亲核取代反应，以得到带有荷正电的苯并咪唑类功能小分子侧基的芳香族高聚物的铸膜液；和 将所述铸膜液在基底上涂膜并且干燥，之后将基底移除，或者将所述铸膜液在增强织物上涂膜并且干燥，从而得到均相阴离子交换膜。2.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述卤甲基化的芳香族高聚物为卤甲基化的聚苯砜、聚醚砜、双酚A聚砜、聚醚醚酮、聚醚酮、聚苯醚 、杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚砜酮、带酚酞侧基的聚芳醚酮、或带酚酞侧基的聚芳醚砜。3.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述苯并咪唑类功能小分子具有由下式表示的结构4.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述有机溶剂为甲苯、氯苯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的任何一种或它们的混合物。5.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述芳香族高聚物的卤甲基化程度为2Omo I % -IOOmol %。6.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述待反应溶液的质量体积浓度为l-50m/v%。7.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述卤甲基化的芳香族高聚物中所含的卤甲基与苯并咪唑类功能小分子的摩尔比为I : 0.2 3。8.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于反应温度为0°C到130°C。9.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于反应时间为l_48h。10.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述基底为聚四氟乙烯板、聚乙烯膜、玻璃板、铝板或不锈钢板。11.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述增强织物为聚乙烯布、聚丙烯布、锦纶布、涤纶布或尼龙布。12.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于通过流延、刮膜、喷洒、浸溃、流动或旋转涂覆进行涂膜。13.一种均相阴离子交换膜，所述均相阴离子交换膜包括铸膜层，其中所述铸膜层由带有荷正电的苯并咪唑类功能小分子侧基的芳香族高聚物形成，所述带有荷正电的苯并咪唑类功能小分子侧基的芳香族高聚物是卤甲基化的芳香族高聚物与苯并咪唑类功能小分子的亲核取代反应产物。14.根据权利要求13所述的均相阴离子交换膜，其特征在于，所述卤甲基化的芳香族高聚物为齒甲基化的聚苯砜、聚醚砜、双酹A聚砜、聚醚醚酮、聚醚酮、聚苯醚、杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚砜酮、带酚酞侧基的聚芳醚酮、或带酚酞侧基的聚芳醚砜。15.根据权利要求13所述的均相阴离子交换膜，其特征在于，所述荷正电的苯并咪唑类功能小分子侧基具有由下式表示的结构/I )-Rt\Rx ，其中R1是烷基，并且R2是H或者烷基。16.根据权利要求13所述的均相阴离子交换膜，其特征在于，所述均相阴离子交换膜还包括位于所述铸膜层下面的增强织物。17.根据权利要求16所述的均相阴离子交换膜，其特征在于所述增强织物为聚乙烯布、聚丙烯布、锦纶布、涤纶布或尼龙布。全文摘要本专利技术公开了一种。所述方法包括以下步骤将卤甲基化的芳香族高聚物溶解在有机溶剂中形成待反应溶液；将所述待反应溶液和苯并咪唑类功能小分子混合并且进行亲核取代反应，以得到带有荷正电的苯并咪唑类功能小分子侧基的芳香族高聚物的铸膜液；和将所述铸膜液在基底上涂膜并且干燥，之后将基底移除，或者将所述铸膜液在增强织物上涂膜并且干燥，从而得到均相阴离子交换膜。文档编号B01J41/12GK102731811SQ201210205298公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日专利技术者徐铜文, 林小城 申请人:中国科学技术大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种均相阴离子交换膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：将卤甲基化的芳香族高聚物溶解在有机溶剂中形成待反应溶液；将所述待反应溶液和苯并咪唑类功能小分子混合并且进行亲核取代反应，以得到带有荷正电的苯并咪唑类功能小分子侧基的芳香族高聚物的铸膜液；和将所述铸膜液在基底上涂膜并且干燥，之后将基底移除，或者将所述铸膜液在增强织物上涂膜并且干燥，从而得到均相阴离子交换膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐铜文，林小城，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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