1.一种侧链型两性结构聚芳醚砜,其由以下四种重复结构单元构成,并且四种重复结构单元呈无规排列;
重复结构单元A:
重复结构单元B:
重复结构单元C:
重复结构单元D:
所述侧链型两性结构聚芳醚砜的数均分子量Mn=50,000~100,000,并且所述侧链型两性结构聚芳醚砜的结构中四种重复结构单元A、B、C、D的数目分别以a、b、c、d表示,则满足以下条件:(a+b):(c+d)=50~0%:50~100%,(a+c):(b+d)=0~15%:100~85%;
其中,
其中R1中的*代表该键与苯环连接,R2中的*代表该键与N连接。
2.如权利要求1所述的侧链型两性结构聚芳醚砜,其特征在于:(a+b):(c+d)=20~
40%:80~60%,最优选为30%:70%。
3.如权利要求1所述的侧链型两性结构聚芳醚砜,其特征在于:(a+c):(b+d)=5~
15%:95~85%,最优选为10%:90%。
4.一种如权利要求1所述的侧链型两性结构聚芳醚砜的制备方法,包括以下步骤:(1)改性4,4’-二氟二苯砜的制备:式(II)所示的3,3’-二溴-4,4’-二氟二苯砜与3-丁烯酸钠或6-庚烯酸钠或烯丙基磺酸钠或4-乙烯苯磺酸钠经Heck反应得到式(III)所示的改性4,4’-二氟二苯砜:二(4-氟-3-(3-丁烯酸钠)苯)砜、二(4-氟-3-(6-庚烯酸钠)苯)砜、二(4-氟-3-(烯丙基磺酸钠)苯)砜或二(4-氟-3-(4-乙烯苯磺酸钠)苯)砜;
(2)侧链型含羧酸/磺酸结构聚芳醚砜的制备:
4,4’-二氟二苯砜(DFPS)、式(III)所示的改性4,4’-二氟二苯砜、2,2’-二(4-羟苯基)六氟丙烷和2,2-二(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷单体经溶液共缩聚,得到侧链型含羧酸钠或磺酸钠结构聚芳醚砜,其中4,4’-二氟二苯砜和改性4,4’-二氟二苯砜的总摩尔数与2,
2’-二(4-羟苯基)六氟丙烷和2,2’-二(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷的总摩尔数之比为1:1,
4,4’-二氟二苯砜与改性4,4’-二氟二苯砜的摩尔比为100~85%:0~15%,2,2’-二(4-羟苯基)六氟丙烷与2,2’-二(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷的摩尔比为50%~0%:50%~
100%;
(3)侧链型两性结构聚芳醚砜的制备:
利用式(IV)所示的1-溴-6-咪唑盐己烷链对步骤(2)制得的侧链型含羧酸钠或磺酸钠结构聚芳醚砜进行功能化改性,使聚合物上的-NH2都转变为-N(R2)2,得到侧链型两性结构聚芳醚砜;
5.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)具体按照如下实施:称取一定量式(II)所示的3,3’-二溴-4,4’-二氟二苯砜、3-丁烯酸钠或6-庚烯酸钠或烯丙基磺酸钠或
4-乙烯苯磺酸钠、醋酸钯、二苯基膦基苯-3-磺酸钠和碳酸钾于反应容器中,然后加入极性溶剂A将其溶解,氮气保护下,加热至50~150℃,并保持5~20h,而后冷却至室温,后经分离提纯得到式(III)所示的改性4,4’-二氟二苯砜。
6.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)具体按照如下实施:在反应容器中加入4,4’-二氟二苯砜、式(III)所示的改性4,4’-二氟二苯砜、2,2’-二(4-羟苯基)六氟丙烷和2,2-二(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷单体、极性非质子溶剂B、成盐剂碳酸钾和带水剂,在氮气保护下于100~180℃条件下搅拌反应3~24h,反应结束后经分离、干燥得到侧链型含羧酸钠或磺酸钠结构聚芳醚砜。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述极性非质子溶剂B为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。
8.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述的共缩聚反应条件为:在130-160℃反应4h,再在160-170℃下反应3h。
9.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)具体按照如下实施:将步骤(2)得到的侧链型含羧酸钠或磺酸钠结构聚芳醚砜溶于极性溶剂C中,加入式(IV)所示的1-溴-
6-咪唑盐己烷链,于40~100℃条件下搅拌6~18h,将聚合物上的-NH2转变为-N(R2)2,所得反应混合物经分离、干燥得到式(I)所示的侧链型两性结构聚芳醚砜。
10.一种均相侧链型两性离子交换膜,其是由式(I)所示的侧链型两性结构聚芳醚砜制得钠型膜,然后将钠型转换为酸型而获得。