1.一种单价阴离子选择性两性结构离子交换膜的制备方法,包括以下步骤:
(1)单体的制备:
N,N‑二甲基‑1,3‑丙二胺与3,3‑二(4‑羟苯基)‑3H‑异苯并呋喃酮在氮气氛围下,160℃经回流反应,制备得式(I)所示的2‑(3‑(二甲基胺)丙烷基)‑3,3‑二(4‑羟苯基)异吲哚啉酮单体;
(2)主链的制备:
由式(I)所示的2‑(3‑(二甲基胺)丙烷基)‑3,3‑二(4‑羟苯基)异吲哚啉酮单体、4,4’‑二氟二苯砜单体和2,2’‑二(4‑羟苯基)六氟丙烷单体,经溶剂共缩聚得到式(II)所示的主链含胺基‑酚酞结构聚芳醚砜,其中2‑(3‑(二甲基胺)丙烷基)‑3,3‑二(4‑羟苯基)异吲哚啉酮和2,2’‑二(4‑羟苯基)六氟丙烷的总物质的量与4,4’‑二氟二苯砜的物质的量之比为1:
1,所述2‑(3‑(二甲基胺)丙烷基)‑3,3‑二(4‑羟苯基)异吲哚啉酮单体和2,2’‑二(4‑羟苯基)六氟丙烷的摩尔比为m:100‑m=85%~80%:5%~20%;所述聚芳醚砜的数均分子量Mn=50000~120000;
(3)两性结构离子交换膜的制备:
将步骤(2)中制备的式(II)所示的聚芳醚砜溶于有机溶剂中,并冷却至零度以下,而后按照质量比10:1.60~1.80:0.10~0.20依次加入式(III)所示的1‑溴丙烷和(IV)所示的3‑溴丙烷磺酸钠,搅拌一定时长,静置脱泡得到铸膜液,所述铸膜液中聚芳醚砜的质量体积浓度为3‑8%;所述的有机溶剂为DMF、DMAc、NMP中的一种或多种,所得铸膜液浇注于玻璃平板上,在40~200℃条件下保持12~96h实现原位反应和干燥,冷却后在水中将薄膜从玻璃平板上揭下,即得到两性结构离子交换膜,其结构式如式(V)所示,厚度为70–150μm;
其中,x:100%‑x=100%~80%:0%~20%;x:y=100%:5%~20%。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)具体按照如下实施:于反应容器中,使用N,N‑二甲基‑1,3‑丙二胺与3,3‑二(4‑羟苯基)‑3H‑异苯并呋喃酮,所述N,N‑二甲基‑1,3‑丙二胺与3,3‑二(4‑羟苯基)‑3H‑异苯并呋喃酮的投料摩尔比为1.0‑2.5:1,在氮气氛围下,加热至回流,保持12‑48h,而后冷却至室温,缓缓倒入冰水混合物中,然后逐滴加入稀盐酸,出现白色沉淀,沉淀用乙醇和水的混合物洗涤3~4遍,沉淀在30‑80℃下真空干燥
6‑24h,得到式(I)所示的2‑(3‑(二甲基胺)丙烷基)‑3,3‑二(4‑羟苯基)异吲哚啉酮单体。
3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述稀盐酸溶液为pH=0‑1的盐酸水溶液。
4.如权利要求1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(I)所示的2‑(3‑(二甲基胺)丙烷基)‑3,3‑二(4‑羟苯基)异吲哚啉酮和2,2’‑二(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、干燥得到主链聚芳醚砜;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‑甲基吡咯烷酮中的至少一种;所述成盐剂碳酸钾的质量用量以4,4’‑二氟二苯砜的物质的量计为4.0‑6.5g/
20mmol;所述带水剂为甲苯,所述甲苯与极性非质子溶剂B的体积比为0.2~0.7:1。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:共缩聚反应条件为:在120–155℃反应3‑
5h,再在155–165℃下反应2‑4h。
6.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述的分离、干燥按照如下实施:将反应液冷却至室温后,缓慢倒入乙醇中搅拌沉淀,然后过滤收集沉淀,用乙醇和水洗涤数次后于60~120℃真空干燥10~48h得到主链聚芳醚砜。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,铸膜液中聚芳醚砜的质量体积浓度为5%。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,反应条件为:80℃条件下反应18‑36h。