【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一类阴离子交换膜的制备技术，特别是一类复合型季铵化聚醚砜阴离子交换膜的制备方法。
技术介绍
阴离子交换膜早已在各种工业领域得到广泛的应用。如:在金电解造液过程中的应用，在水处理中电渗析方面处理苦盐水的应用，在工业废酸回收时，用阴离子膜用于扩散渗析，作为阴离子选择电极，在氯碱工业中作为电解液的隔膜，作为电池中的隔膜等。作为阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)中的关键部件之一，阴离子交换膜在AEMFC的发展中起到了重要的作用。其中阴离子交换膜需具备以下条件(I)具有满足于生产及运行的优良的机械稳定性、热稳定性及尺寸稳定性；(2)活性基团活性足够强，能够传递OH'离子传导率高；(3)具有很好的拉伸强度和抗拉强度，易于制备膜组件，使用寿命长；(4)具有较好的阻隔阴极及阳极燃料及氧化剂的作用，甲醇渗透率低；(5)膜厚度控制在50 80 μ m,保证当膜浸润在水中仍具有较好的机械稳定性；(6)价格低廉。聚醚砜(PES)是一种性能较为优异的工程高分子材料，引入季胺基团后可制备成季铵型阴离子交换膜(QPES),如文献 I (Journal of power sources, 2011，196:4445)公开的技术表明，基于PES的阴离子交换膜具有离子传导率较高、热稳定性和机械性较好等优点。但这类膜的高离子传导率主要基于自身较高的离子交换容量(IEC)水平，当IEC水平增高到一定程度时，往往会引起膜材料在水中的急剧溶胀。例如当QPES膜IEC达到1.90mmol/g以上后，膜在水及甲醇溶液中过度膨胀、机械强度大幅下降，不利于电池的长期运行。因此，QPES膜要想...
【技术保护点】
一种复合型阴离子交换膜，其特征在于：通过以下步骤制得：第一步，制备聚醚砜聚合物前驱体PES：在反应器中加入芳族二卤代物I、芳族二元酚II、芳族二元酚III、碳酸钾及非质子型极性有机溶剂，加入无水甲苯作为带水剂，进行反应；反应结束后，加入非质子型极性有机溶剂稀释并缓慢倒入去离子水中，析出纤维状产物，经过滤、水洗后，真空烘干得到聚醚砜聚合物前驱体PES；第二步，制备氯甲基化聚醚砜CMPES：将干燥的PES与卤代烃类有机溶剂加入反应器中，待完全溶解后将反应器置于冰水浴中；将氯甲基乙醚、催化剂SnCl4及卤代烃类有机溶剂加入滴液漏斗中，待完全溶解后，缓慢滴加入反应器中，进行反应；反应结束后将反应液缓慢倒入水中，析出纤维状产物，经过滤、水洗后，烘干，得到氯甲基化聚醚砜CMPES；第三步，制备复合型阴离子交换膜：将PES与CMPES混合后溶解在卤代烃类有机溶剂中，脱泡过滤后浇筑于干净的玻璃平板表面，在空气中干燥后，将膜从玻璃板上剥离，依次用胺类单体IV水溶液、氢氧化钠溶液室温浸渍，水洗至中性，真空烘干，得到复合型阴离子交换膜。
【技术特征摘要】
1.一种复合型阴离子交换膜，其特征在于:通过以下步骤制得: 第一步，制备聚醚砜聚合物前驱体PES:在反应器中加入芳族二卤代物1、芳族二元酚I1、芳族二元酚II1、碳酸钾及非质子型极性有机溶剂，加入无水甲苯作为带水剂，进行反应；反应结束后，加入非质子型极性有机溶剂稀释并缓慢倒入去离子水中，析出纤维状产物，经过滤、水洗后，真空烘干得到聚醚砜聚合物前驱体PES ； 第二步，制备氯甲基化聚醚砜CMPES:将干燥的PES与卤代烃类有机溶剂加入反应器中，待完全溶解后将反应器置于冰水浴中；将氯甲基乙醚、催化剂SnCl4及卤代烃类有机溶剂加入滴液漏斗中，待完全溶解后，缓慢滴加入反应器中，进行反应；反应结束后将反应液缓慢倒入水中，析出纤维状产物，经过滤、水洗后，烘干，得到氯甲基化聚醚砜CMPES ； 第三步，制备复合型阴离子交换膜:将PES与CMPES混合后溶解在卤代烃类有机溶剂中，脱泡过滤后浇筑于干净的玻璃平板表面，在空气中干燥后，将膜从玻璃板上剥离，依次用胺类单体IV水溶液、氢氧化钠溶液室温浸溃，水洗至中性，真空烘干，得到复合型阴离子交换膜。2.根据权利要求1所述的复合型阴离子交换膜，其特征在于:第一步中反应物加入方法为:方法一，将芳族二卤代物I和芳族二元酚II和III与非质子型极性有机溶剂加入反应器中，待完全溶解后，加入催化剂，加入无水甲苯作为带水剂，进行反应；反应结束后，力口入非质子型极性有机溶剂进行稀释，然后缓慢倒入水中，析出纤维状产物，经过滤、水洗后，烘干，得到无规型具有不同结构的聚合物产物PES ； 方法二，将芳族二卤代物I和芳族二元酚III与非质子型极性有机溶剂加入反应器中，待完全溶解后，加入碳酸钾作为催化剂，加入无水甲苯作为带水剂，进行反应，反应结束后，将反应液缓慢倒入水中，析出产物，经过滤、水洗后，烘干，得到具有不同结构的低聚体；将芳族二卤代物I和芳族二元酚II与非质子型极性有机溶剂加入反应器中，待完全溶解后，加入无水甲苯作为带水剂，进行反应，反 应结束后，将制备的低聚体溶解在非质子型极性有机溶剂中，加入到反应器进行反应，反应结束后，加入非质子型极性有机溶剂进行稀释，然后缓慢倒入水中，析出纤维状产物，经过滤、水洗后，烘干，得到序列式具有不同结构的聚合物产物PES。3.根据权利要求2所述的复合型阴离子交换膜，其特征在于:碳酸钾加入量为反应物中总羟基摩尔数1.Γ1.3倍；加入带水剂后于4(T180° C反应f 24小时后降至室温；稀释所用溶剂为参与反应的溶剂的广10倍；所述方法一中芳族二卤代物I与芳族二元酚II+III的摩尔比为1:1，芳族二元酚II与芳族二元酚III的摩尔比为1:广10 ;方法二中芳族二卤代物I与芳族二元酚III的摩尔比为1:0.8(Γθ.98，芳族二卤代物I与芳族二元酚II为1:1.02 1.25，芳族二卤代物I与芳族二元酚ΙΙ+ΙΙΙ的摩尔比为1:1 ;所述非质子型极性有机溶剂有:二甲亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺及N，N-二甲基甲酰胺；所述的芳族二卤代物单体I包括以下的结构: 其中X为Cl或F ; 芳族二元酚单体II结构为:4.根据权利要求1所述的复合型阴离子交换膜，其特征在于:第二步中氯甲基乙醚为芳族二元酹II的20倍摩尔量；SnCl4为氯甲基乙醚的1 100倍摩尔量；缓慢滴加入反应器中于(T80° C反应f200小时后降至室温；甲醇水溶液的浓度50wt%;所述卤代烃类有机溶剂可以为:二氯乙烷、氯仿、四氯乙烷。5.根据权利要求1所述的复合型阴离子交换膜，其特征在于:第三步中PES与CMPES的质量比为1:0.05^20 ;单胺单体IV水溶液的浓度为2(T60wt% ;氢氧化钠溶液的浓度为0.5 4M;溶液室温浸溃2Γ72小时；所述卤代烃类有机溶剂可以为:二氯乙烷、氯仿、四氯乙烷；其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡朝霞，陈守文，唐卫芬，武艺，王飞龙，张洪良，毕慧平，杨慧，房世超，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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