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专利号: 202111348816X
申请人: 湖北工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述薄膜由生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物通过呼吸图阵列自组装制得,具体为:以二硫化碳、氯仿、二氯甲烷和四氢呋喃中一种或多种为溶剂配制浓度为2 mg/mL‑10 mg/mL的所述生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物溶液,然后将其滴加在支撑体上;于20% 90%湿度下自然挥发溶剂1‑24 h后~即得;

所述多级微孔图案薄膜呈多级有序蜂窝状微孔图案结构;

所述多级微孔图案薄膜为大孔呈有序六边形排列,次级小孔在大孔骨架上无规排列的图案结构,大孔孔径为几百纳米到几微米,次级小孔孔径为几个纳米到几百纳米;

所述生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物具有如下结构:

其中,m为2‑800,n为2‑900,R为CH2CH3或H,乙基取代度为2.2‑2.5;

所述EC‑g‑PSSA接枝共聚物中EC重复单元数m为2‑800,且PSSA的体积含量fPSSA为0.001‑

0.800。

2.根据权利要求1所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述薄膜的制备方法为:将配制好的EC‑g‑PSSA接枝共聚物溶液滴加在支撑体上形成一定厚度的薄膜,于50% 90%湿度下自然挥发溶剂16‑24 h,待其溶剂自然挥发干后即得。

~

3.根据权利要求1所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述支撑体为玻璃片、硅片、聚对苯二甲酸乙二醇酯、铝箔中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述支撑体为玻璃片、硅片、聚对苯二甲酸乙二醇酯、铝箔中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述m为10‑500,n为2‑600。

6.根据权利要求1所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述m为30‑300,n为10‑400。

7.根据权利要求1所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述m为50‑150,n为20‑200。

8.根据权利要求1所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述m=80,n=21;或m=80,n=44;或m=80,n=60;或m=110,n=20;或m=110,n=40;或m=

110,n=60;或m=140,n=20;或m=140,n=40;或m=140,n=65。

9.根据权利要求1所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述EC‑g‑PSSA接枝共聚物中EC重复单元数m为50‑150,且PSSA的体积含量fPSSA为

0.003‑0.700。

10.根据权利要求1‑9任一所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物的制备方法,包括如下步骤:(1)以酰化试剂、缚酸剂和含羟基的乙基纤维素为原料,经小分子酰化反应得到EC大分子引发剂;

(2)以上述EC大分子引发剂、氯化亚铜、苯乙烯、配体为原料,经原子转移自由基聚合反应得到EC‑g‑PS接枝共聚物;

(3)以上述EC‑g‑PS接枝共聚物、磺化试剂为原料,经磺化反应得到EC‑g‑PSSA接枝共聚物。

11.根据权利要求10所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述酰化试剂选自2‑溴异丁酰溴、2‑氯异丁酰氯、2‑氯异丁酰溴、2‑溴异丁酰氯中的一种;和/或:所述缚酸剂选自无水三乙胺、无水吡啶、无水N,N‑二异丙基乙胺、无水4‑二甲氨基吡啶中的一种;和/或;

所述配体选自五甲基二乙烯三胺、三(2‑二甲氨基乙基)胺、五甲基二丙烯三胺中的一种;和/或;

所述磺化试剂选自98wt%以上浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、三氧化硫、乙酰磺酸酯中的一种;和/或;

步骤(1)在溶剂中进行,所述溶剂选自无水四氢呋喃、无水甲苯、无水二氯甲烷、无水三氯甲烷中的一种或多种的混合物;和/或;

步骤(2)在溶剂中进行,所述溶剂选自氯苯、N,N‑二甲基甲酰胺中的一种或两种的混合物;和/或;

步骤(3)在溶剂中进行,所述溶剂选自1,2‑二氯乙烷、环己烷、氯仿中的一种或多种的混合物。

12.根据权利要求11所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述酰化试剂为2‑溴异丁酰溴;和/或:所述缚酸剂为无水三乙胺;和/或;

所述配体为五甲基二乙烯三胺;和/或;

所述磺化试剂为98wt%以上浓硫酸;和/或;

步骤(1)在溶剂中进行,所述溶剂为无水四氢呋喃;和/或;

步骤(2)在溶剂中进行,所述溶剂选自无水氯苯、无水N,N‑二甲基甲酰胺中的一种或两种的混合物;和/或;

步骤(3)在溶剂中进行,所述溶剂选自无水1,2‑二氯乙烷、无水环己烷、无水氯仿中的一种或多种的混合物。

13.根据权利要求12所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,步骤(2)在溶剂中进行,所述溶剂为无水氯苯;和/或;

步骤(3)在溶剂中进行,所述溶剂为无水1,2‑二氯乙烷。

14.根据权利要求11所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,以摩尔比计,步骤(1)中含羟基的EC:酰化试剂:缚酸剂=1:(10‑4000):(10‑

4000);

和/或,步骤(2)中,EC大分子引发剂:配体:氯化亚铜:苯乙烯=1:(1‑5):(1‑5):(1‑

600);

和/或,步骤(3)中,EC‑g‑PS接枝共聚物:磺化试剂=1:(1‑1500)。

15.根据权利要求11任一所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,还包括对步骤(1)(2)(3)的反应液进行后处理的步骤,所述步骤(1)后处理具体为:将反应液滴入大量的去离子水中,反复沉淀洗涤过滤三次以上;

所述步骤(2)后处理具体为:用液氮淬灭反应,去除铜盐,旋干反应液并用醚类和醇类溶剂沉淀、洗涤产物;

所述步骤(3)后处理具体为:先用去离子水洗三次以上,再采用无水醇类溶剂洗涤产品至中性,然后将产品放入烘箱中低温干燥。

16.根据权利要求15所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜,其特征在于,所述步骤(2)后处理中,所述醚类溶剂为石油醚、乙醚或二者的混合物;采用中性氧化铝柱去除铜盐;和/或;

所述步骤(3)后处理中,所述无水醇类溶剂为无水乙醇、无水甲醇或二者的混合物。

17.权利要求1‑16任一所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜的制备方法,其特征在于,以二硫化碳、氯仿、二氯甲烷和四氢呋喃中一种或多种为溶剂配制浓度为2 mg/mL‑10 mg/mL的所述生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物溶液;将配制好的EC‑g‑PSSA接枝共聚物溶液滴加在支撑体上形成一定厚度的薄膜,于20% 90%湿度下自然挥发溶~剂1‑24 h,待其溶剂自然挥发干后即得。

18.根据权利要求17所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜的制备方法,其特征在于,将配制好的EC‑g‑PSSA接枝共聚物溶液滴加在支撑体上形成一定厚度的薄膜,于50% 90%湿度下自然挥发溶剂16‑24 h,待其溶剂自然挥发干后即得。

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19.根据权利要求18所述的一种生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜的制备方法,其特征在于,所述支撑体为玻璃片、硅片、聚对苯二甲酸乙二醇酯、铝箔中的一种。

20.权利要求1‑16任一项所述的生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜或权利要求17‑19任一所述的方法制备的生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜在燃料电池隔膜、微电子、微滤分离领域中的应用。

21.权利要求1‑16任一项所述的生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜或权利要求17‑19任一所述的方法制备的生物质基EC‑g‑PSSA接枝共聚物多级微孔图案薄膜在燃料电池隔膜中的应用。