專利名稱：一種基于離子液體交聯劑的陰離子交換膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種陰離子交換膜，尤其涉及一種基于離子液體交聯劑的陰離子交換膜及其制備方法。
背景技術：
陰離子交換膜已經廣泛應用于水處理，濕法冶金，化學分離以及堿性燃料電池等工業領域。傳統的聚合物陰離子交換膜熱穩定性和化學穩定性都較低，在高溫或者堿性條件下，聚合物中的季銨基團很容易發生降解，導致離子交換容量下降，從而導電性能會大大下降，進而導致堿性燃料電池下降。中國發明專利CN101844042A公開的一種基于離子液體的陰離子交換膜的制備方 法在反應器中加入咪唑型離子液體、丙烯酸酯類單體、溶劑、引發劑，通過加熱聚合、分離得到聚合物，將得到的聚合物通過相轉化法成膜，得到陰離子交換膜。該方法避免了傳統陰離子交換膜制備過程中劇毒物質氯甲醚的使用，使得制備過程更簡單安全。但是由于該方法制備的陰離子交換膜是脂肪族聚合物主鏈，在使用過程中會過度溶脹，尺寸穩定性和機械性能較差。另外，上述方法在聚合、成膜過程中都有溶劑的使用，溶劑的使用使得陰離子交換膜的制備過程復雜，生產成本增加，同時對環境也造成一定的危害。交聯是提高陰離子交換膜綜合性能的有效方法。通常增加交聯劑的含量，會使膜的交聯度增大，提高膜的力學強度和熱穩定性。中國發明專利CN101234307A公開了一種有機-無機雜化陰離子交換膜的制備方法，將帶芐基氯小分子和帶烷氧基硅烷的小分子共聚，加入小分子硅烷，再進行季銨化和溶膠-凝膠反應，涂膜得到有機-無機雜化的陰離子交換膜。該方法制備的膜具有較高的離子交換容量，由于形成Si-O-Si網絡交聯結構，該膜具有良好的熱穩定性，但由于這種交聯同時降低了膜的親水性，降低了膜的柔韌性，同時也降低了膜的電導率。中國發明專利申請CN102050911A公開了一種新型的基于離子液體的用于堿性燃料電池的聚合物陰離子交換膜，采用原位聚合的方法制備了聚合物陰離子交換膜，制備過程簡單，避免了有機溶劑的使用，膜的厚度易于調控，通過引入交聯劑二乙烯基苯來調節陰離子交換膜的吸水率和溶脹度，提高聚合物陰離子膜的機械性能。但是交聯劑二乙烯基苯的加入也使得聚合物陰離子膜的結構更復雜。并且二乙烯基苯本身沒有離子交換的能力，它的加入雖然能提高膜的機械性能但也降低了膜的電導率。優良的堿性燃料電池用聚合物陰離子交換膜除了要具備良好的機械性能、熱穩定性和化學穩定性之外，還要有較高的電導率和耐堿性。然而，傳統的季銨鹽型聚合物陰離子交換膜熱穩定性和化學穩定性較差。季銨基團在堿性溶液中穩定性差，使得陰離子交換膜的性能大大下降。因此開發合成性能良好的聚合物陰離子交換膜材料成為人們研究的熱點
發明內容
本發明的發明目的是提供一種性能良好的新型基于離子液體交聯劑的陰離子交換膜及其制備方法，以避免傳統的聚合物陰離子交換膜制備過程中氯甲醚的使用，同時避免溶液澆鑄成膜法制備陰離子交換膜過程中有機溶劑的使用，并且不需要添加額外的交聯劑來提高膜的機械性能，克服季銨鹽型聚合物陰離子交換膜化學穩定性較差等問題。為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是一種基于離子液體交聯劑的陰離子交換膜，結構如下
權利要求
1.一種離子液體交聯劑，其特征在于，化學結構式如下
2.一種基于權利要求I所述離子液體交聯劑的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將單體、離子液體交聯劑、引發劑以重量比為30 9070 10 :1 6混合，將混合液在超聲波震蕩下混合均勻，進行原位聚合制備聚合物陰離子交換膜； (2)將制備的陰離子交換膜浸泡在堿液中進行陰離子交換； 其中，所述單體選自丙烯腈、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-甲基丙烯腈中的一種或幾種；所述離子液體交聯劑為含有兩個不飽和鍵的咪唑類離子液體；所述堿液為氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液，堿液的溫度為50 60°C。
3.根據權利要求2所述的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于所述離子液體交聯 劑為
4.根據權利要求2所述的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于所述引發劑為
5.根據權利要求2所述的陰離子交換膜的制備方法，其特征在于所述原位聚合的引發方式為紫外光照引發。
全文摘要
本發明公開了一種基于離子液體交聯劑的陰離子交換膜及其制備方法，采用原位聚合的方法將離子液體交聯劑、單體引發聚合成膜，然后通過陰離子交換，制備可用于堿性燃料電池的陰離子交換膜。本發明方法簡便，高效，原料成本低，對環境和人體危害小，離子液體在陰離子交換膜中不僅起到離子導電的作用，還能夠提高陰離子交換膜的機械性能，避免了其他交聯劑的使用。所得到的這種基于離子液體交聯劑的陰離子交換膜熱穩定性好，具有較高的電導率，并且在強堿溶液中有很好的穩定性。
文檔編號C08F212/08GK102690392SQ20121021267
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月26日 優先權日2012年6月26日
發明者嚴鋒, 林本才 申請人:蘇州大學