[发明专利]一种含三季铵盐侧链的含氟聚芳醚阴离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种含三季铵盐侧链的含氟聚芳醚阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述含三季铵盐侧链的含氟聚芳醚阴离子交换膜由含三季铵盐侧链的含氟聚芳醚化合物组成，所述含三季铵盐侧链的含氟聚芳醚化合物的化学结构式为：

；

式中-R为，X^-为任意阴离子；n为1~400；m为10~400；

所述含三季铵盐侧链的含氟聚芳醚阴离子交换膜的制备方法具体包括以下步骤：

（1）在极性非质子溶剂中，加入 4,4’-((2,3,5,6-四(3,5-二甲基苯氧基)-1,4-亚苯基)双(氧基))二酚、十氟联苯、双酚A、CsF 和CaH₂，在惰性气体的保护下，室温反应8~36 h,然后倒入去离子水中析出沉淀，去离子水的体积为极性非质子溶剂的体积的10~100倍；过滤收集沉淀并放入真空烘箱60℃干燥12~48h后，得到含氟聚芳醚化合物；

（2）将步骤（1）中得到的含氟聚芳醚化合物溶解于1 ,2-二氯乙烷中制成1~10 wt%的溶液，加入N-溴代丁二酰亚胺作为溴化剂，过氧化苯甲酰作为催化剂进行溴化反应，反应结束后将溶液缓慢倒入甲醇中析出沉淀，甲醇的体积为极性非质子溶剂的体积的10~100倍；过滤收集沉淀并放入真空烘箱60℃干燥12~48h，得到溴化含氟聚芳醚化合物；

（3）将含双季铵盐的叔胺化合物与N-甲基吡咯烷酮混合，逐滴加入去离子水直到固体全部溶解，制得含双季铵盐的叔胺化合物溶液；含双季铵盐的叔胺化合物摩尔量为步骤（1）中得到的含氟聚芳醚化合物中所含苯甲基摩尔量的1~5倍；N-甲基吡咯烷酮的体积与双季铵盐的叔胺化合物的质量之比为5~20：1；

（4）将步骤（2）中所得到的溴化含氟聚芳醚化合物溶解于极性非质子溶剂中制成1~10wt%的溶液，缓慢加入步骤（3）中制备的含双季铵盐的叔胺化合物溶液，在-20~120℃反应2~40h，然后倒入表面皿中，置于40~120℃鼓风烘箱中干燥6~12h，再于20~120℃真空烘箱中干燥10~40h，制得含三季铵盐侧链的含氟聚芳醚化合物；

（5）将步骤（4）中所得到的含三季铵盐侧链的含氟聚芳醚化合物溶解于极性非质子溶剂中制成1~10 wt%的溶液，然后浇铸到水平放置的玻璃板上，于60~100℃烘箱中干燥10~100h，即制得含三季铵盐侧链的含氟聚芳醚阴离子交换膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述4,4’-((2,3,5,6-四(3,5-二甲基苯氧基)-1,4-亚苯基)双(氧基))二酚、双酚A、十氟联苯、CsF、CaH₂的摩尔比为k:1-k:1:3~6:0.01~1，其中0k1；极性非质子溶剂的体积与十氟联苯的质量之比为5~50:1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述极性非质子溶剂为N ,N-二甲基乙酰胺、N ,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述N-溴代丁二酰亚胺与过氧化苯甲酰的用量分别为含氟聚芳醚化合物所含苯甲基摩尔量的0.5~2倍和0.02~1倍。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中含双季铵盐的叔胺化合物的化学结构为：

。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所制得的阴离子交换膜厚度为30~120微米。