CN101205262A - 一种单离子聚合物的制备 - Google Patents

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CN101205262A CNA2006101511565A CN200610151156A CN101205262A CN 101205262 A CN101205262 A CN 101205262A CN A2006101511565 A CNA2006101511565 A CN A2006101511565A CN 200610151156 A CN200610151156 A CN 200610151156A CN 101205262 A CN101205262 A CN 101205262A
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ionic polymer
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巩桂芬
李磊
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Abstract

一种单离子聚合物的制备，它涉及单离子聚合物的制备工艺。本发明采用接枝多缩乙二醇法制备出EVOH－g－PEG，然后将制得的EVOH－g－PEG中间体在60℃搅拌下溶解于DMAc，并将催化剂叔丁醇钾溶于DMAc中，60℃下搅拌1小时。在室温下将上述溶液混合，于60℃下缓慢滴入1，3－丙烷磺酸内酯，滴加完毕后继续反应24小时，得到离子聚合物(EVOH－g－SPEG)。最后采用溶液铸膜法制得单离子聚合物膜材料。本发明制备的单离子聚合物离子电导率最高为1.97×10－3S·cm－1；室温下，其吸水率＞200％，体积溶胀率＜5％；干态下单离子聚合物拉伸强度达到35MPa，湿态下其拉伸强度为5MPa。

Description

一种单离子聚合物的制备
技术领域：
本发明涉及单离子聚合物的制备工艺。
背景技术：
单离子聚合物，是指将阴离子(或阳离子)固定在聚合物主链上，仅有阳离子(或阴离子)发生迁移的聚合物电解质。对于单离子聚合物而言，离子迁移数ti基本上为1，单离子聚合物的骨架结构可以多种多样，固定的阴离子一般为羧酸盐或磺酸盐。目前已商业化的全氟磺酸单离子聚合物膜主要有Nafion
Figure A20061015115600031
系列膜(美国Du Pont公司)，Aciplex
Figure A20061015115600032
系列膜(日本Asahi Chemical公司)，Flemion
Figure A20061015115600033
系列膜(日本Asahi Class公司)和Dow
Figure A20061015115600034
膜(美国Dow Chemical司)，Nafion、Aciplex
Figure A20061015115600036
Flemion
Figure A20061015115600037
膜为长支链，Dow
Figure A20061015115600038
膜为短支链。目前单离子聚合物膜主要应用在质子交换膜燃料电池、锂离子二次电池、氯碱工业、污水处理、气体分离、高分子湿度传感器、电活性聚合物及其他电解装置等领域，然而由于单离子聚合物膜昂贵的价格，从而限制了其的广泛应用。我国对单离子聚合物膜材料的研究起步较早，但由于树脂化学稳定性和制膜工艺等原因，至今尚未实现工业化。本发明正是以此为背景，旨在对碳氢骨架单离子聚合物的制备进行研究，从而制备出成本较低，性能优异的单离子聚合物膜材料。
发明内容：
本发明的目的是提供一种单离子聚合物的制备方法。本发明将一定量的聚乙烯-乙烯醇(EVOH)溶于N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂中，60℃完全溶解后，将一定量的催化剂氢氧化钠滴加到EVOH溶液中。混合均匀，将一氯代一缩二醇/一氯代二缩三乙二醇缓慢滴加到反应混合液，继续反应2小时，得到侧链长度n＝2或n＝3的离子聚合物中间体(EVOH-g-PEG)。然后将制得的EVOH-g-PEG中间体在60℃搅拌下溶解于DMAc溶剂中，并将催化剂叔丁醇钾溶于DMAc中，60℃下搅拌1小时。在室温下将上述溶液混合，于60℃下缓慢滴入1，3-丙烷磺酸内酯，滴加完毕后继续反应24小时，得到单离子聚合物(EVOH-g-SPEG)，最后采用溶液铸膜法制得单离子聚合物膜材料。本发明制备的单离子聚合物其离子电导率最高为1.97×10-3S·cm-1；室温下，其吸水率＞200％，体积溶胀率＜5％；干态下单离子聚合物拉伸强度达到35MPa，湿态下其拉伸强度为5MPa。
具体实施方式：
1、接枝多缩乙二醇法制备EVOH-g-PEG
EVOH溶于DMAc溶剂中，60℃下完全溶解后，将一定量的催化剂氢氧化钠的DMAc溶液滴加到EVOH溶液中。混合均匀后，将一氯代一缩二醇/一氯代二缩三乙二醇缓慢地滴加到反应混合液中，滴加完毕后，继续反应2小时。得到侧链长度n＝2或n＝3的EVOH-g-PEG中间体。制备更长侧链(大于3)的中间体时，则需向反应体系中再次补加定量的催化剂和一氯代一缩二醇/一氯代二缩三乙二醇。然后用大量去离子水从反应混合溶液中沉淀出产物，并反复洗涤多次，于80℃下减压干燥得到EVOH-g-PEG。
2、EVOH-g-SPEG的合成
将制得的EVOH-g-PEG中间体在60℃搅拌下溶解于DMAc溶剂中。将催化剂叔丁醇钾溶于DMAc中，60℃下搅拌1小时。在室温下将上述溶液混合均匀后，于60℃下缓慢滴入1，3-丙烷磺酸内酯的DMAc溶液，滴加完毕后继续反应24小时，即得到EVOH-g-SPEG。
3、铸膜法制备EVOH-g-SPEG膜材料
将EVOH-g-SPEG溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，配制成一定浓度的溶液。然后放入烘箱，30℃下烘焙2h，50℃下烘焙2h，80℃条件下烘焙2h，最后在100℃的条件下烘焙8h。然后缓慢冷却至室温，即制得EVOH-g-SPEG膜材料。

Claims (7)

1.一种单离子聚合物的制备，其特征在于采用接枝多缩乙二醇法制备出EVOH-g-PEG，然后将制得的EVOH-g-PEG中间体与1，3-丙烷磺酸内酯反应制得单离子聚合物EVOH-g-SPEG，并采用溶液铸膜法制备出膜材料。
2.根据权利要求一所述的一种单离子聚合物的制备，其特征在于采用接枝多缩乙二醇法制备EVOH-g-PEG。
3.根据权利要求一所述的一种单离子聚合物的制备，其特征在于制备的EVOH-g-PEG侧链长度为n＝2或n＝3。
4.根据权利要求一所述的一种单离子聚合物的制备，其特征在于所用的反应物为一氯代一缩二醇或一氯代二缩三乙二醇。
5.根据权利要求一所述的一种单离子聚合物的制备，其特征在于制备的单离子聚合物其离子电导率最高为1.97×10-3S·cm-1。
6.根据权利要求一所述的一种单离子聚合物的制备，其特征在于室温下，其吸水率＞200％，体积溶胀率＜5％。
7.根据权利要求一所述的一种单离子聚合物的制备，其特征在于干态下单离子聚合物膜拉伸强度达到35MPa，湿态下其拉伸强度为5MPa。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112310479A (zh) * 2020-10-30 2021-02-02 山东海科新源材料科技股份有限公司 含聚合物长链的新型含硫添加剂及其应用

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Legal Events

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C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080625