咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物、阴离子交换膜及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115894922A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211516952.X(22)申请日2022.11.29(71)申请人上海毅镤新能源科技有限公司地址200241上海市闵行区东川路555号乙楼1层1001室(72)发明人谭轶童罗坚(74)专利代理机构上海熠涧知识产权代理有限公司31442专利代理师林高锋(51)Int.Cl.C08G75/23(2006.01)C08J5/22(2006.01)C08L81/06(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图4页(54)发明名称咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物、阴离子交换膜及其制备方法(57)摘要本申请涉及一种咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物、利用该咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物制备的阴离子交换膜以及该阴离子交换膜的制备方法。本文所述的咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物包括亲水链段和疏水链段，采用不同芳香侧链端羟基聚砜醚亲水寡聚体和端氟基聚芳醚砜疏水寡聚体制备咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物膜，嵌段型和侧链型共聚物离聚体结构的微相分离明显，吸水量大，促进亲水区域的连接，进而形成氢氧根离子传输路径，增强氢氧根离子的传输，从而使得利用其制备的阴离子交换膜具有良好的化学稳定性。CN115894922ACN115894922A权利要求书1/3页1.一种咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物，其特征在于，包括疏水性链段和亲水性链段，其具有如下述通式(1)所示的结构：在通式(1)中，x表示疏水性链段的聚合度，且x为4‑7中的任一正整数；在通式(1)中，y表示亲水性链段的聚合度，且y为15‑32中任一正整数；在通式(1)中，Ar”具有下述通式(a1)或者通式(a2)所示的结构：+‑在通式(a1)和通式(a2)中，R3为CH3、CH2(C3H4N2)OHCH3或CHBr2中的一种；+‑在通式(a2)中，R4为CH(C3H4N2)OHCH3或CBr2。2.一种制备咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物阴离子交换膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)：制备端羟基聚砜醚亲水寡聚体，且制备端氟基聚芳醚砜疏水寡聚体；(2)：制备侧链型聚芳醚砜嵌段共聚物；(3)：制备溴甲基化聚芳醚砜嵌段共聚物；(4)：使溴甲基化聚芳醚砜嵌段共聚物与N‑甲基咪唑反应，得到溴离子形式的咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物；(5)：利用溴离子形式的咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物制备咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物铸膜液，烘干成膜后，得到溴离子形式的咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物膜；(6)：对溴离子形式的咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物膜进行碱化处理，得到氢氧根离子形式的咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物阴离子交换膜。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1.制备端羟基聚砜醚亲水寡聚体，且制备端氟基聚芳醚砜疏水寡聚体；S2.制备侧链型聚芳醚砜嵌段共聚物；S3.制备溴甲基化聚芳醚砜嵌段共聚物；S4.向溴甲基化聚芳醚砜嵌段共聚物中加入N‑甲基咪唑，并进行搅拌反应得到混合溶液；S5.将反应后的混合溶液在快干型溶剂中析出沉淀，用洗涤溶剂将沉淀产物洗涤烘干多次，得到溴离子形式的咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物；2CN115894922A权利要求书2/3页S6.制备咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物铸膜液，烘干成膜，得到溴离子形式的咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物膜；S7.将溴离子形式的咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物膜浸泡于碱液中进行碱化处理，得到氢氧根离子形式的咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物阴离子交换膜。4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述端羟基聚砜醚亲水寡聚体具有通过下述通式(2)所示的结构：其中Ar具有下述通式(b1)或者通式(b2)所示的结构：y表示亲水链的聚合度，且y为15‑32中任一正整数；所述端氟基聚芳醚砜疏水寡聚体具有通过下述通式(3)所示的结构：其中x表示疏水链的聚合度，且x为4‑7中的任一正整数；所述侧链型聚芳醚砜嵌段共聚物具有通过下述通式(4)所示的结构：所述溴甲基化聚芳醚砜嵌段共聚物具有通过下述通式(5)所示的结构：其中Ar′具有下述通式(c1)或者通式(c2)所示的结构：在通式(c1)和通式(c2)中,R1为CH3、CH2Br、CHBr2；R2为CHBr、CBr2；所述咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物为如权利要求1所述的咪唑功能化聚芳醚砜嵌段共聚物。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述制备端羟基聚砜醚亲水寡聚体包括在惰性气氛下，且存在碱性催化剂的情况下，使5‑(2,6‑二氟苄基)‑1,3‑二甲苯3CN115894922A权利要求书3/3页(DFDB)或2,6‑二氟苯基[3‑[(3,5‑二甲基苯基)甲基]‑5‑甲基苯基]甲酮(DFDM)与4,