新材料及其应用

本发明公开了一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：步骤1：将聚氯乙烯作为基膜材料，在溶剂中加入聚氯乙烯粉末，在室温下机械搅拌至完全溶解，再向完全溶解后的溶液中加入N?丁基咪唑，搅拌8–24h，得到溶液；步骤2：向步骤1得到的溶液中加入交联剂，在室温下搅拌至形成均匀溶液；步骤3：将步骤2得到的均匀溶液脱泡后在60–100℃下烘干成膜，得到交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜。本发明提供了所述交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜在电渗析浓缩酸中的应用。本发明的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜结构稳定性好、质子泄漏低，具有优异阻酸功能。

咪唑类离子液体因具有良好的导电性、宽泛的电化学窗口以及优秀的热稳定性，一直被认为是最有潜力的新型电解质材料之一。将离子液体引入到含有氯离子的聚氯乙烯（PVC）膜中，能够制备出具有优异离子传导性能的咪唑功能化 PVC 阴离子交换膜。这类膜在氯碱工业中应用广泛，如用于氯碱法制烧碱过程中的盐水精制、氯气和氢气的分离、燃料电池隔膜等。然而，由于氯碱工业中对离子交换膜长期稳定性的要求，传统方法制备的离子交换膜往往存在膜的耐腐蚀性不足、机械强度低等问题。因此，需要进一步深入研究和开发新型的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜，以更好地适应氯碱工业等领域长期、稳定的应用需求。

在未来，交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备和应用将有以下几个方面的发展：

设计和制备新型的交联剂和交联工艺，提高离子交换膜的耐腐蚀性和机械强度，以适应恶劣的化学环境。

进一步研究和优化膜结构和组成，提高膜性能和稳定性，降低生产成本和提高市场竞争力。

开发新型的应用领域，如海水淡化、电催化、生物传感器等，发挥离子交换膜的独特性能，开拓新的市场和应用前景。

综上所述，交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备和应用具有重要的研究价值和应用前景。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本发明选择价格低廉的聚氯乙烯(PVC)作为主链，再在主链上引入含有合适长度脂肪链的导电咪唑基团(如N-丁基咪唑)，能够降低阴离子交换膜的含水率，从而能够降低电渗析浓缩酸过程中质子的泄漏，提高膜的离子电导；与此同时利用特定的交联剂增加阴离子交换膜的交联度，增强阴离子交换膜空间结构的致密性，提高膜的拉伸强度，以此来提高阻隔质子通过阴离子交换膜的效果。综上，在导电咪唑基团和交联结构的协同作用下，本发明获得了结构稳定性好、质子泄漏低的具有优异阻酸功能的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜。

(2)本发明所制备的阴离子交换膜应用于电渗析浓缩酸，表现出优于商业膜的酸浓缩效果。