[发明专利]星形拓扑结构聚烯烃阴离子交换膜、制备方法及应用

权利要求书

1.一种星形拓扑结构聚烯烃阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)星形拓扑结构聚烯烃主链的合成：惰性气体保护下进行聚合反应，加入异戊二烯和环己烷，再加入有机锂，搅拌t₁分钟；反应完毕后，加入对甲基苯乙烯，继续搅拌t₂分钟；反应完毕后，加入交联剂搅拌t₃分钟，然后加入链终止剂，使反应终止；将反应液用溶剂A进行沉降，析出固体聚合物，过滤、洗涤、干燥；得到星形拓扑结构聚烯烃主链膜材料；

所述的有机锂为甲基锂、正丁基锂、异丁基锂、叔丁基锂、正己基锂、正辛基锂和苯基锂中的一种；

所述的溶剂A为丙酮、甲醇、乙醚、乙醇、乙酸乙酯、水中的一种或两种以上混合；

所述的链终止剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正己醇、环己醇、正辛醇中的一种或两种以上混合；

所述的交联剂为二乙烯基苯或四氯化硅；

所述的有机锂与交联剂的摩尔比为1：1～1：10；

所述的有机锂与异戊二烯的摩尔比为1：100～1：3000；

所述的异戊二烯与对甲基苯乙烯的摩尔比为5：1～1：5；

所述t₁为30～1500min；

所述t₂为60～1500min；

所述t₃为60～1500min；

所述的异戊二烯在环己烷中的w/v为5％～20％，所述的w/v的单位为g/ml；

所述的对甲基苯乙烯在环己烷中的w/v为5％～20％，所述的w/v的单位为g/ml；

所述的聚合反应温度为20～50℃；

(2)星形拓扑结构聚烯烃阴离子交换膜的合成：将星形拓扑结构聚烯烃主链膜材料溶于溶剂B中，通过催化加氢，以及溴代试剂对苄基位点进行溴代，将反应液用溶剂C进行沉降，析出固体聚合物，过滤、洗涤、干燥后，制备得到苄溴修饰的饱和聚烯烃材料；将所制备的苄溴修饰的饱和聚烯烃溶于溶剂B中，与含氮小分子有机物通过门舒金反应，接枝离子传导基团，聚合物反应液用溶剂C进行沉降，析出固体聚合物，过滤、洗涤、干燥；然后将所得聚合物配成铸膜液后浇铸成膜，再将膜浸泡于碱液中，在去离子水中浸泡至中性，即得星形拓扑结构聚烯烃阴离子交换膜；

所述的溶剂B为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种；

所述的溶剂C为乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醚、乙醇、甲醇和水中的一种；

所述的星形拓扑结构聚烯烃主链膜材料在溶剂B中的w/v为3～10％，所述的w/v的单位为g/ml；

所述的催化加氢反应时间为5～170h；

所述的催化加氢反应温度为30～150℃；

所述的含氮小分子有机物为1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、N-甲基吗啉、N-甲基哌啶、N-甲基吡咯烷、三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、三庚胺和三辛胺中的一种；

所述的铸膜液w/v为3～10％，所述的w/v的单位为g/ml。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯、氢氧化钙、氢氧化锶、氢氧化钡的水溶液中的一种或两种以上混合，浸泡时间为24～48h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中催化加氢反应所使用的加氢催化剂为雷尼镍或钯碳。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)门舒金反应的反应时间为3～120h；反应温度为30～150℃。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)聚合物功能化反应时间为3～120h；反应温度为30～150℃。

6.根据权利要求1、2或5所述的制备方法，其特征在于，星形拓扑结构聚烯烃的臂数为3～12。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，星形拓扑结构聚烯烃的臂数为3～12。