[发明专利]具有离子敏感性的荷电聚偏氟乙烯共混多孔膜的制备方法及产品

权利要求书

1.一种具有离子敏感性的荷电聚偏氟乙烯共混多孔膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）聚甲基丙烯酸甲酯RAFT大分子链转移剂的合成：将甲基丙烯酸甲酯单体、小分子RAFT链转移剂以及引发剂偶氮二异丁腈，按照100:1:0.33的摩尔比加入反应器内，并加入溶剂1,4-二氧六环，在高纯N₂气保护下混合搅拌均匀，通N₂40min之后，将反应瓶密封并移入60-70℃油浴中反应12-20小时后，将反应瓶迅速浸入冰/水混合物中进行淬冷以终止反应，然后，用甲醇将聚合物沉淀出来，并用甲醇反复清洗2-5次，沉淀物于40℃下真空干燥至恒重，得到淡黄色聚甲基丙烯酸甲酯大分子链转移剂；

（2）荷电嵌段聚离子液体刷共聚物的合成：将步骤（1）得到的聚甲基丙烯酸甲酯大分子链转移剂、可聚合型卤化咪唑离子液体及偶氮二异丁腈溶解在氮气气氛的溶剂DMF中，其中PMMA-R：可聚合型卤化咪唑离子液体的摩尔比为1:20~1:80，偶氮二异丁腈加入量为聚甲基丙烯酸甲酯大分子链转移剂和可聚合型卤化咪唑离子液体总重量的0.05-0.1%，通氮气40min后将反应瓶密封并移入60-70℃油浴中反应12-24h，后淬冷并沉淀，沉淀物于40℃下真空干燥48h以上得到荷电嵌段聚离子液体刷共聚物；

（3）荷电聚偏氟乙烯共混多孔膜的制备：将荷电嵌段聚离子液体刷共聚物、聚偏氟乙烯、成孔剂以及溶剂按照配置成铸膜液，在60-70℃下搅拌反应12-24小时，然后静止脱泡，并在平板载体上用刮刀刮制150-250μm初生平板液膜，并在温度为20-40℃，相对湿度为40-80%的空气中停留40秒以下；将平板载体上的初生液膜浸入20-40℃的水浴中固化成膜，所述的铸膜液的组成及质量百分比为：聚偏氟乙烯：分子量在1×10⁵~2×10⁶，10-12%；荷电嵌段聚离子液体刷共聚物：1-8%；成孔剂：分子量为200-20000的聚乙二醇，2-4%；溶剂：N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮，82%。

2.根据权利要求1所述的具有离子敏感性荷电聚偏氟乙烯共混多孔膜的制备方法，其特征在于所述的小分子RAFT链转移剂为二硫代RAFT试剂，选自S-1-十二烷基-S′-(α,α′-二甲基-α″-丙烯酸)二硫代碳酸酯或二硫代苯甲酸异丁腈酯（CPDB）或二硫代萘甲酸酯（CPDN）。

3.根据权利要求1所述的具有离子敏感性的荷电聚偏氟乙烯共混多孔膜的制备方法，其特征在于，所述的可聚合型卤化咪唑离子液体（IL）为含有不同碳链长度的烯丙基（或丙烯酰氧基）离子液体卤化盐，所述的卤离子X^-是指Br^-（或Cl^-）离子，可聚合型咪唑离子液体的分子结构式为：

卤化烯丙基离子液体卤化丙烯酰氧基离子液体。

4.根据权利要求1所述的具有离子敏感性的荷电聚偏氟乙烯共混多孔膜的制备方法，其特征在于，所述荷电嵌段聚离子液体刷共聚物为以聚甲基丙烯酸甲酯为疏水链段、以聚离子液体刷为亲水嵌段的共聚物。

5.根据权利要求1所述的具有离子敏感性的荷电聚偏氟乙烯共混多孔膜的制备方法，其特征在于，将步骤（3）所得共混多孔膜通过膜的对阴离子交换进行亲/疏水转化，即将所制备共混膜浸入不同浓度阴离子组成的盐水溶液中进行对离子交换反应0.5-6小时，以实现聚离子液体刷中亲水的Br^-（或Cl^-）离子与疏水对阴离子之间的交换，所选择的可交换对离子为[BF₄]^-、[PF₆]^-、-C(CF₃SO₂)₃^-、或-C(C₂F₃SO₂)₃^-，盐水溶液的浓度为0.5-50mM。

6.一种权利要求1所述的具有离子敏感性荷电聚偏氟乙烯共混多孔膜，其特征在于该膜由权利要求1所述制备方法制得，膜的孔径为0.01~5.0微米，膜厚为50-250微米，孔隙率为45-80%的平板膜，膜初始接触角小于80°，膜表面具有离子敏感性，与盐溶液中的阴离子交换后膜表面接触角达到100°以上。