[发明专利]一种侧基键合酞菁催化基团单片型聚砜双极膜的制备方法

权利要求书

1.一种侧基键合酞菁催化基团单片型聚砜双极膜的制备方法，其特征是：

（1）将溴甲基化聚砜聚合物溶于有机溶剂Ⅰ中，以溴甲基化聚砜中取代基溴甲基1摩尔数计算，添加1.05～1.5倍含甲氧基取代基苯酚和1.05～1.5倍催化剂Ⅰ，室温反应5～24h后，将反应液倾入水/乙醇混合溶剂中，沉淀出含甲氧基苯酚聚砜聚合物，过滤、沉淀物放入去离子水中浸泡24h，除去有机溶剂Ⅰ和未反应含甲氧基取代基苯酚、催化剂Ⅰ，过滤烘干，制得含甲氧基苯酚聚砜聚合物；水/乙醇混合溶剂体积比为1：（0.5～1）；

催化剂Ⅰ为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种；

（2）将含甲氧基苯酚聚砜聚合物溶解有机溶剂Ⅱ中，装上恒压滴液漏斗，抽真空后，氮气保护，在冰浴条件下逐滴加入三溴化硼溶液,2 h内滴加完毕，升至室温继续反应12 h后停止反应，过滤，依次用二氯甲烷、甲醇、水洗涤多次，得到含羟基聚砜聚合物，于真空干燥箱80℃干燥24 h备用；

所述的有机溶剂Ⅱ为二氯甲烷；

（3）将含羟基聚砜聚合物溶解在有机溶剂Ⅲ中，升温至40～70℃，加入环氧氯丙烷和催化剂Ⅱ，恒温反应3～10 h，将反应液倾入水/乙醇混合溶剂中，沉淀出含环氧基团聚砜聚合物、过滤，沉淀物放入去离子水中浸泡24h，除去有机溶剂Ⅲ和未反应环氧氯丙烷、催化剂Ⅱ，过滤烘干，制得含环氧基团取代基聚砜聚合物PSF-EG，作为聚砜双极膜的基膜材料；水/乙醇混合溶剂中二者体积比为1：（0.5～1）；

所述的催化剂Ⅱ为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种；

（4）聚砜侧基键合酞菁制备可促进双极膜中间层水解离催化剂：将溴甲基化聚砜聚合物溶解在有机溶剂Ⅲ中，以溴甲基化聚砜聚合物分子链中溴甲基摩尔数1计，将0.2～1. 02摩尔数含羟基取代基酞菁和0.2～1. 02摩尔数NaHCO3加入反应体系中，在氮气保护下升温至30～80℃，恒温反应 3～10h，冷却至室温，用蒸馏水和甲醇的混合液为沉淀剂，沉淀出产物聚合物，并用混合液冲洗多次，真空干燥即得聚砜侧基键合有酞菁的聚合物Pc-PSF；

所述的含羟基取代基酞菁为金属酞菁，金属为 Mg、Ba、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的任意一种;

（5）将PSF-EG和Pc-PSF聚合物按10：（0.1～1. 0）质量比投入NMP溶剂中，溶解后流延在洁净的玻璃板上，烘干制备含有酞菁和环氧基团侧基的聚砜基膜；

（6）磺化：将含有酞菁和环氧基团的聚砜基膜的一面朝下，漂浮于反应器Ⅰ中的磺化反应液之上，通入氮气以排除反应器内的空气，然后密封，恒温水浴锅中进行磺化反应，使含酞菁的聚砜膜中的环氧基团开环引入磺酸基团，磺化反应结束后，去离子水洗涤，移入反应器Ⅱ进行胺化反应；

（7）胺化：将步骤（6）得到的含有酞菁和环氧基团的聚砜基膜的另一面朝下，漂浮于反应器Ⅱ中的胺化反应液之上，通入氮气以排除反应器内的空气，然后密封，恒温水浴锅中进行胺化反应；

使含酞菁的聚砜膜中的环氧基团开环引入胺基基团，胺化反应结束后，去离子水洗涤，移入反应器Ⅲ进行季铵化反应；

（8）季铵化：将步骤（7）得到已经胺化反应的含有酞菁基团的聚砜基膜的面，浸泡于反应器Ⅲ中的季铵化反应液中，通入氮气以排除反应器内的空气，然后密封，恒温水浴锅中进行季铵化反应，使胺基基团变成季铵基团，在聚砜阴极面引入阴离子交换基团，反应结束后，去离子水洗涤，即得单片型含酞菁基团的聚砜双极膜。

2.根据权利要求1 所述的一种侧基键合酞菁催化基团单片型聚砜双极膜的制备方法，其特征在于所述的溴甲基化聚砜聚合物，溴甲基占聚合物重量为5.0-56.4%。

3.根据权利要求1 所述的一种侧基键合酞菁催化基团单片型聚砜双极膜的制备方法，其特征在于所述的步骤（1）中，所述溴甲基化聚砜聚合物甲基溴化率在15～100%。