专利名称：一种咪唑嗡盐型阴离子交换膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种阴离子交换膜，尤其是涉及一种咪唑嗡盐型阴离子交换膜及其制备方法。
背景技术：
阴离子交换膜在水处理，物质的净化、浓缩、分离，氯碱工业，以及碱性阴离子交换膜燃料电池，液流储能电池，新型超级电容器等方面有着广泛的用途。阴离子交换膜由高分子基体、荷正电的活性基团和活性基团上可移动的阴离子组成。目前，已公开的强碱型阴离子交换膜一般为季铵盐型的聚合物，由于活性基团季铵盐的热稳定性较差，而且容易被氧化剂氧化降解，大大限制了其使用范围。中国专利200710072040. 7公开了一种改性阴离子交换膜及其制备方法，是将聚偏氟乙烯和增塑剂溶解于有机溶剂中，加入二氧化钛颗粒和成孔剂，超声分散，相转化成膜，然后将膜浸渍于氯甲醚中，在无水氯化锌的催化作用下发生氯甲基化反应，再用三甲胺溶液浸泡，得到季铵化的阴离子交换膜。中国专利200710132289. 2公开了一种有机-无机杂化阴离子交换膜的制备方法，是将苄基溴代度为65% 102%的苄基溴代聚苯醚先进行羟基化，随后进行季铵化， 最后按摩尔比以含有的苄基计算的季铵化产物溶液小分子烷氧基硅烷催化剂水= 1 0. 082 0. 73 0 0. 23 4. 0 18. 8向季铵化产物溶液中加入小分子烷氧基硅烷、催化剂和水，进行溶胶-凝胶反应后得到荷正电溶胶，涂膜干燥后即得到有机-无机杂化阴离子交换膜。中国专利200810047595.0公开了一种聚合物阴离子交换膜的制备方法，是将主链上含有苯环并且苯环之间有醚键相连的聚合物溶于溶剂中，在催化剂的作用下与氯甲醚发生氯甲基化反应，产物经沉淀洗涤干燥后得到氯甲基化的聚合物，再将氯甲基化的聚合物溶解于溶剂中，通入三甲胺气体，得到季铵化产物。最后将季铵化产物溶解于有机溶剂中，涂铸成膜，烘干得到季铵盐型阴离子交换膜。中国专利200810035159. 1公开了一种阴离子电池隔膜的制备方法，是将含有甲氧基的苯环与乙烯或丙烯接枝共聚，共聚产物与路易斯酸、卤代酞基化合物混合，溶于溶剂中搅拌，产物在溶剂中溶解后在基体上刮膜并在室温下干燥成膜，膜在胺水溶液中胺化，得到阴离子交换膜。氯甲基化路线的反应试剂氯甲醚等有强烈的致癌作用，早在1967年就在国际上被列为工厂禁用的试剂，且氯甲基化反应所产生的甲醛、甲醚等化合物毒性大、挥发性强，严重污染环境。此外在氯甲基化反应中还伴随着亚甲基的交联等副反应，而导致阴离子交换膜性能的下降。
发明内容
本发明的目的在于以高分子薄膜为基材，热稳定性和化学稳定性良好的咪唑嗡盐型阴离子交换膜及其制备方法。
所述咪唑嗡盐型阴离子交换膜的化学结构为一类侧链上含有咪唑嗡盐的高分子聚合物，其结构式如下
权利要求
1. 一种咪唑嗡盐型阴离子交换膜，其特征在于其化学结构为一类侧链上含有咪唑嗡盐的高分子聚合物，其结构式如下其中m为整数，m^ 1 ;n为聚合度，η为整数；R为碳原子小于4的烷基或苯基；[Γ]为一个与咪唑嗡基阳离子相配的阴离子，如0Η—，CF或S03H_。
2.如权利要求1所述的咪唑嗡盐型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)清除杂质将高分子薄膜用有机溶剂浸泡，清洗后烘干至恒重；2)高能辐射高能射线辐照薄膜；3)接枝反应辐照后的薄膜放入容器中，向容器中注入单体，使膜完全浸没在单体中， 抽真空，反复充入惰性气体至容器内无空气，密封后置于水浴中反应，除去未反应单体，烘干；4)季铵化将接枝后的薄膜用季铵化试剂浸泡，去离子水洗涤，得咪唑嗡盐型阴离子交换膜。
3.如权利要求2所述的咪唑嗡盐型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤1) 中，所述高分子薄膜选自一类对射线敏感型的高分子薄膜；所述一类对射线敏感型的高分子薄膜选自含氟的高分子薄膜、聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜。
4.如权利要求2所述的咪唑嗡盐型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤1) 中，所述有机溶剂选自乙醇、丙酮或甲醇。
5.如权利要求2所述的咪唑嗡盐型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤2) 中，所述高能射线采用电子射线或Y射线，所述辐照的总剂量为20 150kGy。
6.如权利要求2所述的咪唑嗡盐型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤3) 中，所述单体选自咪唑环上含有不饱和烃基的一类有机化合物。
7.如权利要求6所述的咪唑嗡盐型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于所述咪唑环上含有不饱和烃基的一类有机化合物选自乙烯基咪唑或烯丙基咪唑。
8.如权利要求2所述的咪唑嗡盐型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤3) 中，所述水浴的温度为40 80°C，所述反应的时间为60 100h。
9.如权利要求2所述的咪唑嗡盐型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于在步骤4) 中，所述季铵化试剂为卤代烷烃，优选碘甲烷，氯乙烷，苄氯中的一种；所述浸泡的时间为 12 20h。
10.如权利要求2所述的咪唑嗡盐型阴离子交换膜的制备方法，其特征在于所得咪唑嗡盐型阴离子交换膜进行转型的具体方法如下将咪唑嗡盐型阴离子交换膜放入盐酸中浸泡后得到氯型咪唑嗡盐型阴离子交换膜，所述浸泡的时间可为20 Mh ；在硫酸中浸泡后得到硫酸型咪唑嗡盐型阴离子交换膜，所述浸泡的时间可为20 Mh ；在氢氧化钠或氢氧化钾中浸泡后得到氢氧型咪唑嗡盐型阴离子交换膜，所述浸泡的时间可为20 Mh。
全文摘要
一种咪唑嗡盐型阴离子交换膜及其制备方法，涉及一种阴离子交换膜。以高分子薄膜为基材，热稳定性和化学稳定性良好的咪唑嗡盐型阴离子交换膜及制备方法。其化学结构为一类侧链上含有咪唑嗡盐的高分子聚合物，所述咪唑嗡盐型阴离子交换膜的膜离子电导率大于0.01S/cm，具有良好的热稳定性和化学稳定性，可在高温，强酸、强碱和强氧化剂中使用。将高分子薄膜用丙酮浸泡，清洗后烘干至恒重；高能射线辐照薄膜；辐照后的薄膜放入容器中，向容器中注入单体，使膜完全浸没在单体中，抽真空，充入惰性气体至容器内无空气，密封后置于水浴中反应，除去未反应单体，烘干；将接枝后的薄膜用季铵化试剂浸泡，去离子水洗涤，得咪唑嗡盐型阴离子交换膜。
文档编号B01D71/78GK102151502SQ201010111470
公开日2011年8月17日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者卢晓焕, 方军, 施一宁, 林祖赓, 田昭武, 董全峰, 郑明森 申请人:厦门大学