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基于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交换膜及其制备方法技术

技术编号:8674143 阅读:221 留言:0更新日期:2013-05-08 13:06
基于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交换膜及其制备方法,涉及一种离子交换膜及其制备方法。提供一种制备方法简单、成本低、电导率较高、具有良好的化学稳定性及热稳定性的基于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交换膜及其制备方法。先自由基共聚合合成含吡咯烷酮阳离子基团的聚合物,再将所得到的含吡咯烷酮阳离子基团的聚合物溶解在有机溶剂中配制成聚合物溶液,用相转化法浇铸成膜,干燥后即得到基于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交换膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种离子交換膜及其制备方法,尤其是一种基于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交換膜及其制备方法。
技术介绍
离子交換膜在水处理,物质的分离、提纯,氯碱エ业,重金属回收,以及离子交換膜燃料电池,液流储能电池,新型超级电容器,离子选择性电极等方面有着广泛的用途。离子交換膜是ー种膜状的离子交换树脂,也是含有活性交换基团的高分子聚合物电解质,它由高分子骨架(通常膜状的高分子骨架称为基膜)、固定基团及基团上的可移动离子三部分组成。离子交换膜按其功能不同可分为阳离子交換膜、阴离子交換膜、两性交换膜。具有离子交換功能的基团是由两部分组成的:一种离子是通过化学键固定在基膜上的,不可解离,称为“固定基团”,也称为离子交換基,膜的离子交換功能由它决定,可以选择性透过阳离子或者阴离子;另ー种离子带有与固定基团相反的电荷,通过静电作用与固定基团相连,它在电解质溶液中会解离下来,称为“可解离离子”或“反离子”。阴离子交換膜按其成膜材料可分为有机阴离子交換膜、无机阴离子交換膜和有机-无机杂化阴离子交换膜。中国专利CN1978038公开了ー种聚合物阴离子交换膜的制备方法,采用金属锌或铝粉末和含氟有机酸作为混合催化剂对主链上含苯环、并且苯环之间有醚键相连的聚合物进行高效的氯甲基化接枝;然后通过气-液或液-液反应对氯甲基化聚合物进行季铵化,例如将三甲胺气体通入到氯甲基化聚合物溶液中进行季铵化反应;再涂铸成膜获得季铵化阴离子交換膜。中国专利CN 101274226公开了ー种聚合物阴离子交換膜的制备方法,采用混合催化剂对主链上含苯环、并且苯环之间有醚键相连的聚合物进行高效的氯甲基化接枝;然后对氯甲基化聚合物进行季铵化,再涂铸成膜即得到阴离子交換膜。在传统的阴离子交換膜的制备过程中,氯甲基化步骤往往需要使用具有剧毒致癌性的试剂,且氯甲基化和铵化试剂可能会对膜造成损伤或者出现铵化不均匀的现象。传统的季铵盐型阴离子交換膜还存在着热稳定性及化学稳定性较差等缺点。中国专利CN 102050911公开了ー种制备聚合物阴离子交换膜的方法,将聚合物単体和聚合型咪唑类离子液体按一定摩尔比混合,再加入交联剂和引发剂,将混合液超声混合均匀,进行原位聚合制备聚合物阴离子交換膜。由于咪唑类离子液体的成本较高,因此需要开发ー种成本较低的、基于新型离子液体的阳离子型聚合物阴离子交換膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备方法简单、成本低、电导率较高、具有良好的化学稳定性及热稳定性的基于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交換膜及其制备方法。所述基于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交換膜的化学结构式为:本文档来自技高网
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【技术保护点】
基于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交换膜,其特征在于其化学结构式为:其中R1、R2为氢原子或者碳原子数小于4的烷基,R3为氢原子或者碳原子数小于5的烷基,R4、R5为氢原子或者碳原子数小于4的烷基,R6为苯基或者酯基;X?为阴离子,可以是Cl?、Br?、F?、BF4?、PF6?、SO3H?、OH?中的任一种;m和n为聚合度,是大于零的整数。FDA00002852894900011.jpg

【技术特征摘要】
1.关于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交換膜,其特征在于其化学结构式为:2.关于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交換膜的制备方法,其特征在于包括以下步骤: 1)自由基共聚合合成含吡咯烷酮阳离子基团的聚合物:在反应器中加入単体A、単体B、溶剂和引发剂,在惰性气体的保护下,加热回流反应,产物经干燥洗涤后得到含吡咯烷酮阳离子基团的聚合物;所述单体A为含有不饱和双键的吡咯烷酮基离子液体,其化学结构通式为:3.按权利要求2所述基于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交換膜的制备方法,其特征在于在步骤I)中,所述单体A与单体B的摩尔比为1: 0.5 8。4.按权利要求2所述基于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交換膜的制备方法,其特征在于在步骤I)中,所述溶剂选自N,N- ニ甲基甲酰胺、丙酮、甲苯、四氢呋喃、甲醇、こ醇、ニ甲基亚砜中的任ー种。5.按权利要求2所述基于吡咯烷酮阳离子的聚合物阴离子交換膜的制备方法,其特征在于在步骤I)中,所述引发剂选自偶氮类引发剂或有机过氧类引发剂,所述偶氮类引发剂可选自偶氮ニ异丁腈或偶氮ニ异庚臆,所述有机过氧类引发剂可选自过氧化苯甲酰。6.按权利要求2所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员:方军兰程莉
申请(专利权)人:厦门大学
类型:发明
国别省市:

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