專利名稱：一種咪唑嗡鹽型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，尤其是涉及一種咪唑嗡鹽型陰離子交換膜及其制備方法。
背景技術：
陰離子交換膜在水處理，物質的凈化、濃縮、分離，氯堿工業，以及堿性陰離子交換膜燃料電池，液流儲能電池，新型超級電容器等方面有著廣泛的用途。陰離子交換膜由高分子基體、荷正電的活性基團和活性基團上可移動的陰離子組成。目前，已公開的強堿型陰離子交換膜一般為季銨鹽型的聚合物，由于活性基團季銨鹽的熱穩定性較差，而且容易被氧化劑氧化降解，大大限制了其使用范圍。中國專利200710072040. 7公開了一種改性陰離子交換膜及其制備方法，是將聚偏氟乙烯和增塑劑溶解于有機溶劑中，加入二氧化鈦顆粒和成孔劑，超聲分散，相轉化成膜，然后將膜浸漬于氯甲醚中，在無水氯化鋅的催化作用下發生氯甲基化反應，再用三甲胺溶液浸泡，得到季銨化的陰離子交換膜。中國專利200710132289. 2公開了一種有機-無機雜化陰離子交換膜的制備方法，是將芐基溴代度為65% 102%的芐基溴代聚苯醚先進行羥基化，隨后進行季銨化， 最后按摩爾比以含有的芐基計算的季銨化產物溶液小分子烷氧基硅烷催化劑水= 1 0. 082 0. 73 0 0. 23 4. 0 18. 8向季銨化產物溶液中加入小分子烷氧基硅烷、催化劑和水，進行溶膠-凝膠反應后得到荷正電溶膠，涂膜干燥后即得到有機-無機雜化陰離子交換膜。中國專利200810047595.0公開了一種聚合物陰離子交換膜的制備方法，是將主鏈上含有苯環并且苯環之間有醚鍵相連的聚合物溶于溶劑中，在催化劑的作用下與氯甲醚發生氯甲基化反應，產物經沉淀洗滌干燥后得到氯甲基化的聚合物，再將氯甲基化的聚合物溶解于溶劑中，通入三甲胺氣體，得到季銨化產物。最后將季銨化產物溶解于有機溶劑中，涂鑄成膜，烘干得到季銨鹽型陰離子交換膜。中國專利200810035159. 1公開了一種陰離子電池隔膜的制備方法，是將含有甲氧基的苯環與乙烯或丙烯接枝共聚，共聚產物與路易斯酸、鹵代酞基化合物混合，溶于溶劑中攪拌，產物在溶劑中溶解后在基體上刮膜并在室溫下干燥成膜，膜在胺水溶液中胺化，得到陰離子交換膜。氯甲基化路線的反應試劑氯甲醚等有強烈的致癌作用，早在1967年就在國際上被列為工廠禁用的試劑，且氯甲基化反應所產生的甲醛、甲醚等化合物毒性大、揮發性強，嚴重污染環境。此外在氯甲基化反應中還伴隨著亞甲基的交聯等副反應，而導致陰離子交換膜性能的下降。
發明內容
本發明的目的在于以高分子薄膜為基材，熱穩定性和化學穩定性良好的咪唑嗡鹽型陰離子交換膜及其制備方法。
所述咪唑嗡鹽型陰離子交換膜的化學結構為一類側鏈上含有咪唑嗡鹽的高分子聚合物，其結構式如下
權利要求
1. 一種咪唑嗡鹽型陰離子交換膜，其特征在于其化學結構為一類側鏈上含有咪唑嗡鹽的高分子聚合物，其結構式如下其中m為整數，m^ 1 ;n為聚合度，η為整數；R為碳原子小于4的烷基或苯基；[Γ]為一個與咪唑嗡基陽離子相配的陰離子，如0Η—，CF或S03H_。
2.如權利要求1所述的咪唑嗡鹽型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)清除雜質將高分子薄膜用有機溶劑浸泡，清洗后烘干至恒重；2)高能輻射高能射線輻照薄膜；3)接枝反應輻照后的薄膜放入容器中，向容器中注入單體，使膜完全浸沒在單體中， 抽真空，反復充入惰性氣體至容器內無空氣，密封后置于水浴中反應，除去未反應單體，烘干；4)季銨化將接枝后的薄膜用季銨化試劑浸泡，去離子水洗滌，得咪唑嗡鹽型陰離子交換膜。
3.如權利要求2所述的咪唑嗡鹽型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟1) 中，所述高分子薄膜選自一類對射線敏感型的高分子薄膜；所述一類對射線敏感型的高分子薄膜選自含氟的高分子薄膜、聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜。
4.如權利要求2所述的咪唑嗡鹽型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟1) 中，所述有機溶劑選自乙醇、丙酮或甲醇。
5.如權利要求2所述的咪唑嗡鹽型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟2) 中，所述高能射線采用電子射線或Y射線，所述輻照的總劑量為20 150kGy。
6.如權利要求2所述的咪唑嗡鹽型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟3) 中，所述單體選自咪唑環上含有不飽和烴基的一類有機化合物。
7.如權利要求6所述的咪唑嗡鹽型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于所述咪唑環上含有不飽和烴基的一類有機化合物選自乙烯基咪唑或烯丙基咪唑。
8.如權利要求2所述的咪唑嗡鹽型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟3) 中，所述水浴的溫度為40 80°C，所述反應的時間為60 100h。
9.如權利要求2所述的咪唑嗡鹽型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于在步驟4) 中，所述季銨化試劑為鹵代烷烴，優選碘甲烷，氯乙烷，芐氯中的一種；所述浸泡的時間為 12 20h。
10.如權利要求2所述的咪唑嗡鹽型陰離子交換膜的制備方法，其特征在于所得咪唑嗡鹽型陰離子交換膜進行轉型的具體方法如下將咪唑嗡鹽型陰離子交換膜放入鹽酸中浸泡后得到氯型咪唑嗡鹽型陰離子交換膜，所述浸泡的時間可為20 Mh ；在硫酸中浸泡后得到硫酸型咪唑嗡鹽型陰離子交換膜，所述浸泡的時間可為20 Mh ；在氫氧化鈉或氫氧化鉀中浸泡后得到氫氧型咪唑嗡鹽型陰離子交換膜，所述浸泡的時間可為20 Mh。
全文摘要
一種咪唑嗡鹽型陰離子交換膜及其制備方法，涉及一種陰離子交換膜。以高分子薄膜為基材，熱穩定性和化學穩定性良好的咪唑嗡鹽型陰離子交換膜及制備方法。其化學結構為一類側鏈上含有咪唑嗡鹽的高分子聚合物，所述咪唑嗡鹽型陰離子交換膜的膜離子電導率大于0.01S/cm，具有良好的熱穩定性和化學穩定性，可在高溫，強酸、強堿和強氧化劑中使用。將高分子薄膜用丙酮浸泡，清洗后烘干至恒重；高能射線輻照薄膜；輻照后的薄膜放入容器中，向容器中注入單體，使膜完全浸沒在單體中，抽真空，充入惰性氣體至容器內無空氣，密封后置于水浴中反應，除去未反應單體，烘干；將接枝后的薄膜用季銨化試劑浸泡，去離子水洗滌，得咪唑嗡鹽型陰離子交換膜。
文檔編號B01D71/78GK102151502SQ201010111470
公開日2011年8月17日 申請日期2010年2月11日 優先權日2010年2月11日
發明者盧曉煥, 方軍, 施一寧, 林祖賡, 田昭武, 董全峰, 鄭明森 申請人:廈門大學