[发明专利]离子交联型聚醚醚酮-聚醚砜聚合物及其合成方法和薄膜及该薄膜在盐差发电中的应用

说明书

本发明公开了一种离子交联型聚醚醚酮‑聚醚砜聚合物及其合成方法和其制的薄膜及该薄膜在盐差发电中的应用，属于海水盐差发电领域。本发明中所述的离子交联型聚醚醚酮‑聚醚砜是由含酸性基团的侧链型聚醚醚酮与含碱性基团的侧链型聚醚砜通过特定的条件反应而成的，制成的薄膜具有良好的化学稳定性，而且在不同盐浓度倍数下功率密度超过商品化Nafion 112膜。

技术领域

本发明属于有机化学应用领域，具体涉及一种侧链型嵌段磺化聚苯醚酮聚合物膜的制备方法及其在盐差发电中的应用。

背景技术

清洁新能源中的海洋盐差能储量巨大、可再生、无污染等特点使其成为一种能够解决能源危机的能源。盐差发电装置的主要功能就是将盐差能转化为电能供人们使用，当前盐差发电方法主要有压力延迟渗透法和反向电渗析法。隔膜是两种方法的关键组件之一，但不同的方法对隔膜的要求不同，其中用于压力延迟渗透盐差发电的隔膜需要具有高的水通量且能承受巨大的压力。1976年Sidney Loeb提出了压力延迟渗透盐差发电法，科学家们陆续开始对压力延迟渗透展开了研究，但是由于隔膜缺乏足够的通量导致压力延迟渗透法的发展受到阻碍，用于反向电渗析法盐差发电的隔膜需要大的离子通量和恰当的选择性。随着离子通道膜的不断发展，适用于反向电渗析法盐差发电的隔膜不断被开发出来，促使反向电渗析和盐差发电法逐渐成为一项成熟的技术，但商业化的离子通道膜的价格高昂，难以大规模用于反向电渗析法盐差发电法。本发明开发了一种适用于反向电渗析法盐差发电法离子交联型聚醚醚酮-聚醚砜聚合物膜，其性能超过商业化的膜且本发明开发的膜的成本更低，具有用于望大规模用于反向电渗析法盐差发电的潜力。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种离子交联型聚醚醚酮-聚醚砜聚合物及其合成方法。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种离子交联型聚醚醚酮-聚醚砜聚合物，所述聚合物结构式如下：

其中，Ar₁代表

Ar₂代表

Ar₃代表-R＝-H或-OCH₂-；

Ar₄代表k、l＝1-12，r＝1-6；

Ar₅代表

Ar₆代表R为-H、-CH₃或-CH₂Br；

Ar₇代表

其中，m、n、p、q代表亲疏水部分的长度，m的范围是5-50，n的范围是5-50；p的范围是5-50，q的范围是5-50。

其中，Ar₁-Ar₃、Ar₅、Ar₇的取代基团中至少一个取代基含羰基，Ar₁-Ar₃、Ar₅、Ar₇的取代基团中至少一个取代基含砜基。

一种离子交联型聚醚醚酮-聚醚砜聚合物的合成方法，所述合成方法包括如下步骤：

由侧链型聚醚醚酮与侧链型聚醚砜通过离子交联聚合反应而成。

进一步地，所述侧链型聚醚醚酮的合成方法包括以下步骤：

1)以Ar₁、Ar₂和Ar₃为前驱体，经缩聚反应得到带有甲氧基的聚合物A；

2)聚合物A通过去甲基化反应，得到带有酚羟基的聚合物B；