[发明专利]一种纤维增强阴离子交换膜及制备和应用

权利要求书

1.一种纤维增强阴离子交换膜，其特征在于：

所述纤维增强阴离子交换膜以由含苄基卤素的聚合物进行全部或部分卤素的含氮和/或者含膦基团取代制备得到的碱性聚合物为膜主体，增强纤维均匀分散在碱性聚合物构成的膜中；所述碱性聚合物于阴离子交换膜中的质量分数为40-95wt%；

所述碱性聚合物构成的膜是一个连续、厚度均匀、透明的薄膜材料；所述增强纤维均匀分布在阴离子交换膜整体结构中，形成一个纤维网络；

所述纤维增强阴离子交换膜的制备包括以下步骤：

1）将含苄基卤素的聚合物在极性溶剂A中配制含苄基卤素的聚合物的纺丝液；

2）将增强纤维的聚合物成分溶解在极性溶剂B中配制成增强聚合物的纺丝液；

3）将1)和2）步所述溶液分别转移到两个静电纺丝管内，以静电纺丝管针头作为阳极，铝箔作为阴极，同时进行静电纺丝，于铝箔上得到复合纤维毡；

4） 将步骤3）得到的复合纤维毡用模具进行四周边缘固定，放在极性溶剂C的蒸汽中；随后，将蒸汽处理好的膜放到烘箱中60-80^oC干燥1-24 h，得到致密的纤维增强膜；

5） 取步骤4）得到膜浸渍在亲核试剂中处理24小时以上，得到纤维增强阴离子交换膜，将其放入水中储存，备用；

其中，步骤4）所述极性溶剂C为二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上；极性溶剂C必须满足能够溶解含苄基卤素的聚合物，同时不能溶解增强纤维。

2.按照权利要求1所述纤维增强阴离子交换膜，其特征在于：所述的含苄基卤素聚合物的结构如式Ⅰ所示中的一种或二种以上：

，

其中，R₁，R₃和R₄分别为以下结构中的一种或二种以上：

，

其中，R₂为以下结构中的一种或二种以上：

，

式I中X为Cl，Br或I中的一种或二种以上，其中X₁，X₂，X₃，X₄，X₅，X₆和X₇分别为H，CH₃，CH₂X或CHX₂中的一种或二种以上；

其中，m, n和p为自然数，于式I中X-PPE和X-PS聚合物中（m+n）分别大于等于100，小于等于100000；于式I中的X-sPAE，X-PAE和X-SEBS聚合物中（m+n+p）分别大于等于100，小于等于100000，其中，式I中X-SEBS聚合物中x和y为正整数。

3.按照权利要求1或2所述纤维增强阴离子交换膜，其特征在于：

所述的由含苄基卤素的聚合物制备的碱性聚合物是由含苄基卤素的聚合物和亲核试剂反应制备的；其中苄基卤素的取代率为80-100%。

4.按照权利要求3所述纤维增强阴离子交换膜，其特征在于：

所述亲核试剂为含氮杂环或者含膦杂环中的一种或两种以上；所述含氮杂环或者含膦杂环为脂肪胺、咪唑、吡啶或哌嗪中的一种或两种以上；所述由含苄基卤素的聚合物制备的碱性聚合物中苄基卤素的取代率为90-100%。

5.按照权利要求1所述纤维增强阴离子交换膜，其特征在于：

所述增强纤维为聚偏氟乙烯、聚芳醚酮、聚芳醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚酰亚胺中的一种或两种以上构成的聚合物纤维。

6.按照权利要求1所述阴离子交换膜，其特征在于， 碱性聚合物于阴离子交换膜中的质量分数为50-85wt%。