[发明专利]一种含有柔性链段的基于哌啶酮与芳烃聚合的阴离子交换膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种含有柔性链段的基于哌啶酮与芳烃聚合的阴离子交换膜，其特征在于：包含下述重复结构单元的共聚物：

式中，Ar是含有芳香环的二价有机基团；1、2分别代表了柔性芳烃单体和刚性芳烃单体；R₁和R₂代表相同或不同的取代基；X^—代表Br^—、I^—、Cl^—、OH^—、HCO₃^—或者CO₃^2-；n代表聚合度，n为10～200的正整数，重均分子量在5000～800000之间；m为共聚物中含柔性链部分所占摩尔百分比，m为0～100的任意数字。

2.根据权利要求1所述的一种含有柔性链段的基于哌啶酮与芳烃聚合的阴离子交换膜，其特征在于：

所述Ar1为如下基团中的任意一种：

所述Ar2为如下基团中的任意一种：

含R₁，R₂基团哌啶鎓盐为如下基团中的任意一种：

3.如权利要求1所述的一种含有柔性链段的基于哌啶酮与芳烃聚合的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、在室温环境下，首先将含Ar基团的芳烃溶解于二氯甲烷溶液中，制备得到均相或非均相溶液；然后，再向二氯甲烷溶液中加入含N-甲基-4-哌啶的酮单体并充分溶解，芳烃和酮羰基单体的摩尔比为1:1，溶液中芳烃和酮羰基的浓度占10-20wt％；

(2)、在0℃下，向步骤(1)的溶液中逐滴加入三氟乙酸和三氟甲磺酸，三氟乙酸和三氟甲磺酸的摩尔比为1:10.5，在-15-0℃下引发聚合，然后在室温下反应2-24h；聚合反应完毕后，将溶液倒入甲醇或乙醇中得到纤维状聚合物，多次沉淀洗涤后加入体积摩尔浓度为1M的碳酸钾溶液，除去溶液中的多余酸；过滤并将得到的纤维状固体聚合物用水煮沸，再次过滤，将得到的聚合物在真空干燥箱60℃下烘干24h后称重；

(3)、将步骤(2)烘干后的聚合物在25-100℃下溶于极性溶剂中，溶液中聚合物的浓度为2-10wt％，然后向溶液中加入碘甲烷，在50℃下反应48h，反应结束后用乙醚沉淀，多次洗涤后干燥称重，将得到的聚合物溶液直接浇铸于玻璃板或不锈钢板上，用铸膜刀推平，然后于60-100℃下干燥5-24h成膜，最后于80-150℃下真空干燥5-24h，制得含有柔性链段的基于哌啶酮与芳烃聚合的阴离子交换膜。

4.根据权利要求3所述的一种含有柔性链段的基于哌啶酮与芳烃聚合的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述极性溶剂为NMP、DMF、DMAc、DMSO中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的一种含有柔性链段的基于哌啶酮与芳烃聚合的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，制得的含有柔性链段的基于哌啶酮与芳烃聚合的阴离子交换膜的厚度为10-100μm。

6.如权利要求1所述的一种含有柔性链段的基于哌啶酮与芳烃聚合的阴离子交换膜的应用，其特征在于：用于离子交换，具体为：

A、将阴离子交换膜浸入80℃氯化钾溶液中10-48h，氯化钾溶液的浓度为1mol/L；

B、将阴离子交换膜浸入80℃亚硫酸氢钠溶液中3-5h，亚硫酸氢钠溶液的浓度为1mol/L；

C、将阴离子交换膜浸入80℃氢氧化钠溶液中10-48h，氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：将氯化钾溶液、亚硫酸氢钠溶液或者氢氧化钠溶液浸泡过的阴离子交换膜装于电化学工作站或者碱性燃料电池中。