新材料及其应用

一种均相两性离子交换膜的制备方法，包括：(1)3,3’?二溴?4,4’?二氟二苯砜与改性化合物经Heck反应制备得到式(III)所示的改性4,4’?二氟二苯砜；所述的改性化合物为乙烯苯磺酸钠、6?庚烯酸钠、烯丙基磺酸钠或3?丁烯酸钠；(2)4,4’?二氟二苯砜和2,2?二(3?氨基?4?羟苯基)六氟丙烷缩聚生成齐聚物A；改性4,4’?二氟二苯砜和式(IV)所示的1,n?二(4?羟苯基)链烷单体单体缩聚生成齐聚物B；将齐聚物A和齐聚物B混合经缩聚得到聚合物C；(3)利用式(V)所示的1?溴?6?咪唑盐己烷链对聚合物C进行功能化改性得到聚合物D；(4)利用溶液浇铸法将聚合物D制膜并将制得的膜转化成酸型，从而得到均相两性离子交换膜。

均相两性离子交换膜作为一种新型膜材料，具有化学稳定性好、选择性高、膜孔结构稳定等优点，在很多领域都有广泛应用。下面是一些可能的应用：

膜分离：均相两性离子交换膜可用来分离同构或异构的离子化合物，在盐湖卤水及苦咸水淡化、抗生素及有机酸等弱电解质的分离纯化、生物制品的精制浓缩等方面有着重要的应用前景。

膜反应器：膜反应器中均相两性离子交换膜不仅可以作为催化剂的支撑体，而且还能调节反应物与产物之间的传质，提高反应速率和产物选择性，是均相催化和多相催化研究的有力工具。

传感器：均相两性离子交换膜因其具有分子识别能力，故也可用作传感器。膜内固定上具有离子交换功能的敏感物质后，可检测不同物质或溶液中离子浓度的变化。

综上所述，均相两性离子交换膜具有广阔的应用前景，随着研究的不断深入，其应用领域还将继续扩大。

相比于现有技术，本发明的优点在于:

(1)本发明的聚合物D在强疏水的含氟聚芳醚砜的主链上引入亲水的侧链R，并与R2协同促进由其制得的离子交换膜形成连续的微观结构相分离，同时嵌段共聚物呈现独特的相分离形态，都有利于形成贯通的阴离子通道；侧链上荷负电羧酸/磺酸与荷正电咪唑之间形成的分子内/分子间离子交联，一定程度上抑制了二价离子的传输；这些结构特征都有利于提高由其制得的阴离子交换膜对一/二价阴离子的分离性能及一价离子的通量。

(2)本发明两性离子交换膜采用的原料为常见的化工原料，其价格低廉，容易获得。

(3)本发明制备的两性离子交换膜，具有较低的膜面电阻、良好的化学稳定性，并且其稳定化学结构使其长周期稳定性能优于传统表面改性离子膜。