[发明专利]一种含氟聚苯乙烯-丙烯腈杂化材料及其制备方法

权利要求书

1.一种含氟聚苯乙烯-丙烯腈杂化材料，其特征在于具有如下的化学结构式：

p = 0、1、2、3 或 4；x: y= 98~10: 2~90；x: z =60~5: 40~95。

2.一种含氟聚苯乙烯-丙烯腈杂化材料的制备方法，其特征在于制备方法如下：

1)ω-卤磺酰全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈的制备：

在150ml三颈瓶中加入聚苯乙烯-丙烯腈和二氯甲烷，配成5wt～20wt％浓度的溶液，溶解后通入氮气30分钟，在0℃加入ω-卤磺酰全氟酰基过氧化物的有机溶液进行反应，反应生成物经水洗至中性，减压除去有机溶剂，得ω-卤磺酰全氟烷基化聚(苯乙烯-丙烯腈)；

2) ω-卤磺酰全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈的胺解：

将ω-卤磺酰全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈溶于四氢呋喃中，配成10wt~20wt％浓度，溶解后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷进行胺解反应，反应结束后减压除去有机溶剂，得到含硅氧烷的ω-卤磺酰全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈；

3) 含硅氧烷的ω-卤磺酰全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈的水解： 

将含硅氧烷的ω-卤磺酰全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈溶于三氯甲烷中，配成10wt~30wt％浓度，然后在10~30%wt的苛性碱溶液中水解，水解温度为 50℃, 水解时间为4~10 小时，分去水层，洗至中性，减压除去溶剂，即得到含硅氧烷的ω-磺酸全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈的碱金属盐；

 4)ω-磺酸全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈的碱金属盐/二氧化硅杂化材料的制备：

将含硅氧烷的ω-磺酸全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈的碱金属盐溶于四氢呋喃中，配成10wt~30wt％浓度，在100ml的烧杯里加入正硅酸四乙酯、H₂O和0.1N的无机酸水溶液，在室温下搅拌3小时后加入含硅氧烷的ω-磺酸全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈的碱金属盐溶液，继续搅拌15分钟后加入10~30ml的氨水溶液，在20秒内，凝胶成块状的固体，经90℃干燥24小时即得到ω-磺酸全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈的碱金属盐/二氧化硅杂化材料；

5) ω-磺酸全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈的碱金属盐/二氧化硅杂化材料的酸化：

将ω-磺酸全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈的碱金属盐/二氧化硅杂化材料置于1~6mol/L盐酸水溶液中进行酸化, 15~48小时后经过滤，水洗至中性，80℃真空干燥至恒重，即得到含氟聚苯乙烯-丙烯腈杂化材料。

3.根据权利要求2所述的一种含氟聚苯乙烯-丙烯腈杂化材料的制备方法，其特征在于制备ω-卤磺酰全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈时，ω-卤磺酰全氟酰基过氧化物与聚苯乙烯-丙烯腈的摩尔比为1：50～0.2，反应温度为-10～30℃，反应3～48小时后。

4.根据权利要求2所述的一种含氟聚苯乙烯-丙烯腈杂化材料的制备方法，其特征在于ω-卤磺酰全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈进行胺解时，所加入的3-氨丙基三乙氧基硅烷与ω-卤磺酰全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈反应的摩尔比为1：20~5，胺解反应10~60分钟后。

5.根据权利要求2所述的一种含氟聚苯乙烯-丙烯腈杂化材料的制备方法，其特征在于所述的苛性碱选自LiOH、NaOH或 KOH。

6.根据权利要求2所述的一种含氟聚苯乙烯-丙烯腈杂化材料的制备方法，其特征在于所述的ω-磺酸全氟烷基化聚苯乙烯-丙烯腈的碱金属盐/二氧化硅杂化材料的制备时，所加入的正硅酸四乙酯、H₂O和无机酸的摩尔比为1：4：0.01。

7.根据权利要求2所述的一种含氟聚苯乙烯-丙烯腈杂化材料的制备方法，其特征在于所述的无机酸，选自HCl、H₂SO₄或HNO。

8.根据权利要求2所述的一种含氟聚苯乙烯-丙烯腈杂化材料的制备方法，其特征在于所述的ω-卤磺酰全氟酰基过氧化物是指ω-氟磺酰全氟酰基过氧化物或ω-氯磺酰全氟酰基过氧化物。