新材料及其应用

一种均相交联结构烷基侧链型聚芳醚砜类阴离子交换膜的制备方法，包括：步骤1：3?溴丙胺?甲基咪唑溴酸盐(I)与x?氯?1?链烷醇(II)反应生成x?二羟基?烷基链侧链咪唑盐(III)；步骤2：化合物(III)反应制得x?二氯?烷基链侧链咪唑盐(IV)；步骤3：将含氨基基团的聚芳醚砜(V)和x?二氯?烷基链侧链咪唑盐(IV)、1?溴?3?甲基咪唑盐?烷链(VI)溶于有机溶剂中，静置脱泡，得到铸膜液；步骤4：将步骤3中所得铸膜液涂覆于洁净的玻璃板上，经原位反应、真空干燥得到均相交联结构烷基侧链型聚芳醚砜类阴离子交换膜。本发明制得的阴离子交换膜具有溶胀率低、结构稳定性好、单多价渗透选择性高的特点。

成果亮点

本发明的目的是提供一种溶胀率低、结构稳定性好、单多价渗透选择性高的均相交联结构烷基侧链型聚芳醚砜类阴离子交换膜的制备方法。 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种均相交联结构烷基侧链型聚芳醚砜类阴离子交换膜的制备方法，包括如下步骤： 步骤1：式(I)所示的3-溴丙胺-甲基咪唑溴酸盐与式(II)所示的x-氯-1-链烷醇在有机溶剂中反应生成式(III)所示的x-二羟基-烷基链侧链咪唑盐，其中，x为x-氯-1-链烷醇的碳链长度，x＝2,3,4或5；

均相交联结构烷基侧链型聚芳醚砜类阴离子交换膜是一种具有优异的耐高温性能、低收缩率和良好的离子传导性的新型高性能分离膜材料。该类型的阴离子交换膜在高效液相色谱、膜电解、膜蒸馏、环境保护等领域具有广泛的应用前景。具体地说，该类型的阴离子交换膜可以应用于高效液相色谱，用于对阴阳离子的分离和富集；在膜电解工业中，该类型的阴离子交换膜可以用于氯碱工业中食盐水的电解，用于生产烧碱、氯气和氢气；在膜蒸馏过程中，该类型的阴离子交换膜可以用于分离挥发性有机物和水，或者用于从工业废水中去除有机物；此外，该类型的阴离子交换膜还可以用于环境保护领域，用于从工业废水中去除重金属离子等污染物。综上所述，均相交联结构烷基侧链型聚芳醚砜类阴离子交换膜具有良好的应用前景，有望在高效液相色谱、膜电解、膜蒸馏、环境保护等领域得到广泛应用。 

相比于现有技术，本发明的优点在于:

(1)本发明所制备的离子交换膜含有交联基团可以通过交联，使其膜材料内部形成交联网络结构，进一步提高其化学稳定性、离子膜的溶胀率和渗透选择性。

(2)通过调节疏水链段和亲水链段以及交联侧链中烷基连的长度，调控聚合物的微相结构和致密度，形成高效离子传递速率和优异选择性离子传输通道，并利用离子的水合能差，实现单价阴离子(如Cl–等)选择性。

(3)合适量的柔性侧烷基链端位咪唑、导电侧链与刚性主链间化学键构成的交联均相膜结构，保证膜低面电阻和结构稳定性。