[发明专利]一种具有两亲性的多嵌段共聚物聚电解质及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种具有两亲性的多嵌段共聚物聚电解质及其合成方法。

背景技术

  聚电解质( polyelectrolyte) 又称高分子电解质，是指在主链或侧链中带有许多能电离的离子性基团的高分子。与非离子聚合物相比，聚电解质具有很好的亲水性和带电性，而且在水中有很好的稳定性。其带电性使得聚电解质本身的链段与链段之间、不同聚电解质之间的相互作用变得相对复杂。除具有普通聚合物所存在的范德华力、氢键作用、偶极作用等外，聚电解质还存在电荷间的相互作用，使其具有更为丰富的二次结构和高次结构形态。正是由于电解质的静电作用、聚合物的黏弹性质、离子的导电功能和电场响应效应以及材料的亲水作用，使得聚电解质材料呈现独特的聚电解质效应、反聚电解质效应、自组装特性等。因此，聚电解质在众多科研领域受到高度重视。

聚电解质按材料来源可分为天然聚电解质和合成聚电解质两大类。天然高分子聚电解质主要有壳聚糖、海藻酸钠及经过化学改性的纤维素，它们都来源于自然界的多糖类物质。合成的聚电解质又分为两类：一类指现有的聚电解质，如聚丙烯酸、聚苯磺酸钠、聚(4一乙烯基吡啶) 等；而另一类指普通非聚电解质高分子材料经改性、引入粒子型的基团的聚电解质。后者常选用自身的成膜性、机械性和耐溶剂性都较好的材料。

聚电解质按电离基团的酸碱性可分为：( 1) 聚酸类。电离后成为阴离子高分子，如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯膦酸等。( 2) 聚碱类。电离后成为阳离子高分子，如聚乙烯亚胺、聚乙烯胺等。( 3) 聚磷酸盐、聚硅酸盐和天然的核酸、蛋白质。后两者因同一分子中具有酸碱两种可电离的基团，所以称为高分子两性电解质。

聚电解质按所带电荷可分为聚阳离子、聚阴离子及两性聚离子电解质根据离子基团在聚合物链上的位置，聚电解质又可以分为主链型和侧链型两大类。

在上述各种离子型聚合物中，人们对两性聚电解质有着浓厚的兴趣，这不仅是因为它在离子交换、废水处理、重金属螯合和化妆品等诸多领域有着广泛应用；更为重要的是，许多天然存在的生物分子(如蛋白质)本身就是两性聚电解质。因此，两性聚电解质的合成及性能研究成了人们关注的热点。

聚电解质兼有高分子长链和小分子电解质电离的双重结构特征，具有普通高分子所不具备的功能特性( 如增黏、絮凝、静电相互作用等) ，这些特性使其具有极为广泛和重要的应用。近年来，随着膜科学与技术研究的不断发展，聚电解质作为一种新兴的膜材料得到了长足发展。人们对聚电解质的研究从天然高分子发展到合成高分子；从低密度电荷聚电解质发展到高密度电荷聚电解质；从聚电解质复合物发展到两亲性嵌段聚电解质。

由于嵌段共聚物具有自组装为单元尺寸的高规整序列结构的潜力，因此正引起人们的广泛兴趣。在嵌段共聚物中，两种或更多的均聚物链在其链端形成共价键。经过适当的热平衡作用，不同嵌段链之间的分子连接作用及其相互作用可导致一系列微相分离形态的形成。外界面的存在对形成的微域形态影响很大，特别在薄膜中，由于含较低界面能量的组分可以在各自的界面上积累，进而使微域排成直行。当薄膜厚度与平衡时层间距不成比例，在薄层表面由于成核作用形成孔洞或岛状结构，以调节此处的薄层厚度，使之达到最佳量子值。因此目前嵌段共聚物聚电解质在制备膜材料方面正受到越来越多的关注。 

发明内容

    为解决上述问题，本发明的目的是提供一种具有两亲性的多嵌段共聚物聚电解质及其合成方法，合成的多嵌段共聚物聚电解质具有很好的成膜性，可用作水处理方面的膜材料，也可用作燃料电池的质子导电隔膜，还可用作气体脱湿膜。

样处理厂的告知系统为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：