[发明专利]一种聚芳醚和高效耐久阴离子膜、及其制法

权利要求书

1.一种聚芳醚，其特征是：其分子链中包含以下结构单元：

式中：G选自下列基团中任意一种，G连接在分子链中醚键的邻位： 

 

R₁-R₄是C₁-C₈的直链或支链烷基、烷氧基或环烷基，它们是相同或不同的结构；

式中，Ar₁选自下列（1）—（9）和（4’’）-(5’’)基团中任意一种：

 

式中：Ar₂选自下列（11）—（15）基团中任意一种：

。

2.一种高效耐久聚芳醚阴离子膜，其特征是：其聚合物分子链包含以下结构单元：

式中：G’选自下列基团中任意一种，G’连接在分子链中醚键的邻位：

R₁-R₄和R₈是C₁-C₈的直链或支链烷基、烷氧基或环烷基，它们是相同或不同的结构；Z是Cl, Br, I或 OH;

式中：Ar₁是选自下列（1）—（9）和（4’’）-(5’’)基团中任意一种：

 

式中：Ar₂是选自下列（11）—（15）基团中任意一种： 

。

3.权利要求1所述一种聚芳醚的制备方法，其特征是：包括单体制备和聚合物制备两步，具体工艺如下：

（1）单体制备：向反应釜中加入1质量份具有Ar₁残基的双酚单体，1-50质量份的胍化合物G-H，加入1-50质量份甲醛溶液、1-10质量份取代用催化剂，在5-150℃反应1-100小时，反应结束后过滤得到胍基取代双酚，用溶剂重结晶，得到精制胍基取代双酚；

（2）聚合物制备：向反应釜中加入1摩尔上述制得的胍基取代双酚，1摩尔双卤单体，双卤单体为 X- Ar₂-X, 其中X为F, Cl或Br，1-10摩尔聚合用催化剂和聚合用溶剂，使单体质量浓度为5%-95%，通入惰性气体，搅拌均匀，升温至50-250℃聚合反应0.5-150小时，然后将聚合溶液倒入沉淀剂中凝聚，过滤得到含胍侧基聚芳醚，聚合物经水煮过滤精制得到聚芳醚产品。

4.权利要求2所述高效耐久聚芳醚阴离子膜的制备方法，其特征是：包括单体制备、聚合物制备和阴离子膜制备三步，具体工艺如下：

（1）单体制备：向反应釜中加入1质量份具有Ar₁残基的双酚单体，1-50质量份的胍化合物G-H，加入1-50质量份甲醛溶液、1-10质量份取代用催化剂，在5-150℃反应1-100小时，反应结束后过滤得到胍基取代双酚，用溶剂重结晶，得到精制胍基取代双酚；

（2）聚合物制备：向反应釜中加入1摩尔上述制得的胍基取代双酚，1摩尔双卤单体，双卤单体为 X- Ar₂-X, 其中X为F, Cl或Br，1-10摩尔聚合用催化剂和聚合用溶剂，使单体质量浓度为5%-95%，通入惰性气体，搅拌均匀，升温至50-250℃聚合反应0.5-150小时，然后将聚合溶液倒入沉淀剂中凝聚，过滤得到含胍侧基聚芳醚，聚合物经水煮过滤精制得到聚芳醚；

（3）阴离子膜制备：将1质量份上述制得的聚芳醚，加入制膜用溶剂制成1-60%溶液，加入0.001-1质量份卤代烷、0.0001-1质量份双卤代烷，在0℃-100℃搅拌均匀，得到铸膜液，将铸膜液倾入洁净平整的玻璃或其它基板上铺膜，再置于烘箱中干燥，将膜取出浸入过量卤代烷中浸泡至烷基化尽量完全，转入碱液中进行碱交换，再用去离子水浸泡，得到高效耐久聚芳醚阴离子膜。

5.根据权利要求3或4所述一种聚芳醚及高效耐久阴离子膜的制备方法，其特征是：（1）单体制备：其中所述取代催化剂采用下述化合物中的一种或任意种混合物：盐酸、硫酸、磷酸、杂多酸、聚合物酸、氯化铁、氯化锌，其中催化剂用量为双酚单体质量的1-10倍；

其中所述溶剂为甲苯、氯仿、二氯乙烷、甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇和二甲基甲酰胺中的一种或任意种混合物。