CN101896271A - 阴离子交换聚合物、其制备方法和由其制备的材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新的阴离子交换聚合物。制备阴离子交换聚合物的方法包括使叔胺、酸抑制剂和多环氧化物反应以形成季铵单体，并使季铵单体在催化剂存在下聚合。所述交换聚合物不用烷基卤制备，并且可用于制造耐化学药品性和不污染的改进的离子交换材料。

Description

阴离子交换聚合物、其制备方法和由其制备的材料
发明领域
本发明涉及离子交换聚合物，更具体地讲，涉及阴离子交换聚合物和材料。
发明背景
离子交换材料常用于处理和去除来自用于各种应用的流体的可离子化组分。用于流体处理的穿流式床或穿流式装置可利用颗粒、织物或膜形式的交换材料或部件。发挥离子交换功能性以在电场中将一种类型的离子输送通过该材料，同时基本或有效阻挡大多数极性相反的离子。阴离子交换聚合物和材料携带阳离子基团，阳离子基团排斥阳离子，并对阴离子具有选择性。
阴离子交换聚合物可从叔胺制备，叔胺经季铵化以提供阴离子功能性。季铵化合物交联并聚合以形成阴离子交换聚合物。制备阴离子交换聚合物的一般方法需要用烷基卤使阴离子交换聚合物季铵化。
烷基卤昂贵，并且使用危险。需要制备具有优良性质的改进的阴离子交换聚合物，而不使用烷基卤。
发明概述
在一个实施方案中，阴离子交换聚合物具有下式：
Figure BPA00001161464500021
其中R为-[CH2-CH(OH)]2-W；R1为氢或C1-C12烷基；a为约0至约0.75，b和c各自独立为约0.25至约1.0；Z为氧或N-R3；R2为-[CH2]n-；R3为氢或-[CH2]m-CH3；R4和R5各自独立为-[CH2]m-CH3；X选自Cl、Br、I和乙酸根；W为桥连基团或原子；m为0至20的整数；n为1至20的整数；并且Y选自
其中R6、R7和R8各自独立选自氢、-[CH2]q-CH3和-CH(CH3)2；R9为-[CH2]p；p为3至6的数，q为0至3的数。
在另一个实施方案中，制备阴离子交换聚合物的方法包括使叔胺、酸抑制剂和多环氧化物反应以形成季铵单体，并使季铵单体在催化剂存在下聚合。
在另一个实施方案中，离子交换材料包含具有下式的阴离子交换聚合物：
Figure BPA00001161464500031
其中R为-[CH2-CH(OH)]2-W；R1为氢或C1-C12烷基；a为约0至约0.75，b和c各自独立为约0.25至约1.0；Z为氧或N-R3；R2为-[CH2]n-；R3为氢或-[CH2]m-CH3；R4和R5各自独立为-[CH2]m-CH3；X选自Cl、Br、I和乙酸根；W为桥连基团或原子；m为0至20的整数；n为1至20的整数；并且Y选自
Figure BPA00001161464500041
其中R6、R7和R8各自独立选自氢、-[CH2]q-CH3和-CH(CH3)2；R9为-[CH2]p；p为3至6的数，q为0至3的数。
在另一个实施方案中，制备离子交换材料的方法包括使叔胺、酸抑制剂和多环氧化物反应以形成季铵单体，并使季铵单体在催化剂存在下聚合。
所述各种实施方案提供改进的阴离子交换聚合物、不使用烷基卤制备用于耐化学药品性且不污染的材料的所述阴离子交换聚合物的方法。
发明详述
除非本文另外清楚地指明，单数形式包括复数讨论对象。叙述相同性质的所有范围的端点可独立组合，并且包含所述端点在内。所有参考文献通过引用结合到本文中。
与量相关使用的修饰词“约”包含所述值在内，并且具有由上下文指定的意义(例如，包括与具体量测量相关的公差范围)。
“任选的”或“任选(地)”意味随后描述的事件或情况可发生或可不发生，并且随后确定的物质可存在或可不存在，并且此描述包括事件或情况发生或物质存在的情况，以及事件或情况不发生或物质不存在的情况。
阴离子交换聚合物包含阳离子基团。在一个实施方案中，阴离子交换聚合物具有下式：
Figure BPA00001161464500051
其中R为-[CH2-CH(OH)]2-W；R1为氢或C1-C12烷基；a为约0至约0.75，b和c各自独立为约0.25至约1.0；Z为氧或N-R3；R2为-[CH2]n-；R3为氢或-[CH2]m-CH3；R4和R5各自独立为-[CH2]m-CH3；X选自Cl、Br、I和乙酸根；W为桥连基团或原子；m为0至20的整数；n为1至20的整数；并且Y选自
Figure BPA00001161464500061
其中R6、R7和R8各自独立选自氢、-[CH2]q-CH3和-CH(CH3)2；R9为-[CH2]p；p为3至6的数，q为0至3的数。
在一个实施方案中，R1为C1-C6烷基。在另一个实施方案中，R1为甲基、乙基、丙基、丁基或异丁基。
在一个实施方案中，a为约0.25至约0.50。在另一个实施方案中，b为约0.50至约0.75。在另一个实施方案中，c为约0.50至约0.75。
在一个实施方案中，Z为氨(ammonia)、三甲基氨(trimethylammonia)或三乙基氨(triethylammonia)。
W为桥连基团或原子。在一个实施方案中，W为烃基、无机基团或无机原子。在一个实施方案中，W为C1-C30烷基、C1-C30烷基醚基、C6-C30芳族基团、C6-C30芳族醚基或硅氧烷。在另一个实施方案中，W为C1-C6烷基、C1-C6烷基醚基、C6-C10芳族基团或C6-C10芳族醚基。在另一个实施方案中，W为甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、苯基、1，2-环己烷二甲酸酯(cyclohexanedicarboxylate)、双酚A、二乙二醇、间苯二酚、环己烷二甲醇、聚(二甲基硅氧烷)、2，6-甲苯二异氰酸酯、1，3-丁二烯或二环戊二烯。
在一个实施方案中，m为0至10的整数，包括0至5。在另一个实施方案中，n为1至10的整数，包括1至5。
在另一个实施方案中，制备阴离子交换聚合物的方法包括使叔胺、酸抑制剂和多环氧化物反应以形成季铵单体，并使季铵单体在催化剂存在下聚合。
叔胺可以为烯型叔胺。在一个实施方案中，烯型叔胺选自二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)、二甲基氨基丙基丙烯酰胺(DMAPAA)、二乙基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DEAPMA)、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)及其混合物。在另一个实施方案中，烯型叔胺单体为DMAPMA。
多环氧化物可以为具有至少两个环氧基的任何类型多环氧化物。在一个实施方案中，多环氧化物为二缩水甘油基醚或三缩水甘油基醚。二缩水甘油基醚包括但不限于二乙二醇二缩水甘油基醚、1，2-环己烷二甲酸二缩水甘油酯、N，N-二缩水甘油基-4-缩水甘油基氧基苯胺、双酚A二缩水甘油基醚、溴化双酚A二缩水甘油基醚、双酚F二缩水甘油基醚、1，4-丁二醇二缩水甘油基醚、1，4-丁二基二缩水甘油基醚、1，4-环己烷二甲醇二缩水甘油基醚、甘油二缩水甘油基醚、间苯二酚二缩水甘油基醚、双[4-(缩水甘油基氧基)苯基]甲烷、双酚A丙氧基化二缩水甘油基醚、二聚酸二缩水甘油酯、乙二醇二缩水甘油基醚、溴化新戊二醇二缩水甘油基醚、二缩水甘油基醚封端的聚(二甲基硅氧烷)、聚(乙二醇)二缩水甘油基醚、聚(丙二醇)二缩水甘油基醚、1，2，3-丙三醇缩水甘油基醚和1，3-丁二醇二缩水甘油基醚。三缩水甘油基醚包括但不限于异氰脲酸三(2，3-环氧丙基)酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚、三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油基醚2，6-甲苯二异氰酸酯(tris(4-hydroxyphenyl)methane triglycidyl ether 2，6-tolylene diisocyanate)、三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油基醚、甘油丙氧基化三缩水甘油基醚和三羟甲基乙烷三缩水甘油基醚。
在另一个实施方案中，多环氧化物为二环氧化物。二环氧化物包括但不限于1，3-丁二烯二环氧化物、1，3-丁二烯二环氧化物、二环戊二烯二氧化物、顺，顺-11，12；14，15-二环氧基二十烷酸甲酯。
环氧化物使叔胺季铵化以形成季铵单体。季铵单体也通过环氧化物交联，以使单体为水不溶性。不交联的话，聚合物就会溶于水，并且不能有效用于离子交换材料。在一个实施方案中，单体高度交联。在另一个实施方案中，聚合物交联约50至约100％。在另一个实施方案中，聚合物完全交联。
季铵单体聚合以形成阴离子交换聚合物可与叔胺季铵化和交联反应同时发生。通过将反应剂和单体加热到适合温度并经历足以使叔胺季铵化和交联并且使季铵单体聚合的时间，可进行叔胺和多环氧化物的反应和聚合反应。在一个实施方案中，温度范围为约40℃至约150℃。在另一个实施方案中，温度范围为约60℃至约110℃，在另一个实施方案中，温度范围为约85℃至约100℃。在一个实施方案中，反应时间为约1分钟至约2小时。在另一个实施方案中，反应时间为约10分钟至约1小时。在另一个实施方案中，反应时间为约20分钟至约45分钟。
季铵化在酸抑制剂存在下进行，酸抑制剂控制多环氧化物以防自聚合。酸抑制剂通过猝灭反应防止多环氧化物自聚合。猝灭的量受反应中所用酸抑制剂的量控制。酸抑制剂可以为任何类型的酸。在一个实施方案中，酸抑制剂为无机酸。在另一个实施方案中，酸抑制剂包括但不限于盐酸、甲磺酸、硫酸或磷酸。酸抑制剂以适合使多环氧化物猝灭的任何量加入。在一个实施方案中，酸抑制剂以基于叔胺摩尔重量约75％摩尔重量至约125％摩尔重量的量存在。在另一个实施方案中，酸抑制剂以基于叔胺摩尔重量约75％摩尔重量至约100％摩尔重量的量存在。
阴离子交换聚合物可用宽范围比率的叔胺与多环氧化物合成。在一个实施方案中，此比率为每当量摩尔多环氧化物约0.3至约1.5摩尔叔胺。在另一个实施方案中，此比率为每当量摩尔多环氧化物约0.5至约1.0摩尔叔胺。
加入催化剂用于帮助聚合。可使催化剂自发活化，或通过加热、电磁辐射、电子束辐射或化学助催化剂活化。催化剂可以适合帮助聚合的任何量加入。在一个实施方案中，催化剂为反应混合物重量约0.1至约5.0％重量。
催化剂可以为适合使季铵单体聚合的任何类型催化剂。在一个实施方案中，催化剂为过氧化物。过氧化物包括但不限于过氧化丁酮和过氧化二苯甲酰。在另一个实施方案中，催化剂为水溶性或油溶性偶氮引发剂。偶氮引发剂包括但不限于2，2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、2，2’-偶氮双(N，N’-二亚甲基异丁脒)二盐酸盐、2，2’-偶氮双(2-甲基丙脒)二盐酸盐、2，2’-偶氮双[N-(2-羧基乙基)-2-甲基丙脒]水合物、2，2’-偶氮双{2-[1-(2-羟基乙基)-2-咪唑啉-2-基)丙烷]、2，2’-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺]和2，2’-偶氮双(2-甲基丙酸)二甲酯。
本文所用术语“化学助催化剂”是指通过自身或与另一种催化剂组合提高聚合速率的物质。例如，过氧化丁酮自身可作为催化剂，但通过少量过渡金属盐化学助催化剂，例如环烷酸钴，可极大提高引发速率。类似地，过氧化二苯甲酰自身可作为催化剂，但其作用可通过二甲基苯胺化学助催化剂加速。UV辐射聚合剂可在化学助催化剂存在下变得更有效，化学助催化剂为光引发剂或产生自由基的化合物。光引发化学助催化剂的非限制实例包括二苯甲酮、苯偶酰(benzyl)、蒽醌、曙红和亚甲蓝。
在一个实施方案中，使这些组分在溶剂存在下混合。任何溶剂适用于此实施方案，只要溶剂自身不聚合，并且各组分能够在其中溶解。适用于此实施方案的溶剂包括但不限于水、聚乙二醇、二甲亚砜、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮及其混合物。
溶剂的加入量为适合使各组分溶解的任何量。在一个实施方案中，溶剂的量为基于反应混合物总重量约10至约90％重量。在另一个实施方案中，溶剂的量为基于反应混合物总重量约20至约70％重量。在另一个实施方案中，溶剂的量为基于反应混合物总重量约25至约50％重量。
各组分以任何常规方式混合和反应。加入的次序不关键，可以任何次序加入各组分。
以下表示通过DMAPMA与多环氧化物和盐酸(HCl)反应生成季铵单体的反应的实例：
另外，可向聚合混合物加入其他烯型单体，以提高或降低所得离子交换聚合物的离子交换容量。降低离子交换容量的烯型单体的实例包括但不限于甲基丙烯酰胺(methacrylamine)、N-甲基甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己内酰胺。提高离子交换容量的烯型单体的实例包括但不限于氯化甲基丙烯酰氨基丙基三甲基铵(MAPTAC)和氯化甲基丙烯酸三甲基铵乙酯(TMAEMC)。
这些烯型单体可与其他反应剂加入到反应混合物，并且可以任何次序与反应剂加入。烯型单体可以适合影响离子交换聚合物离子交换容量的任何量加入。在一个实施方案中，烯型单体可以叔胺的约0至约50％摩尔的量加入。在另一个实施方案中，烯型单体可以叔胺的约10至约40％摩尔的量加入。在另一个实施方案中，烯型单体可以叔胺的约20至约40％摩尔的量加入。
可用阴离子交换聚合物形成离子交换材料。在一个实施方案中，离子交换材料包含具有下式的阴离子交换聚合物：
Figure BPA00001161464500111
其中R为-[CH2-CH(OH)]2-W；R1为氢或C1-C12烷基；a为约0至约0.75，b和c各自独立为约0.25至约1.0；Z为氧或N-R3；R2为-[CH2]n-；R3为氢或-[CH2]m-CH3；R4和R5各自独立为-[CH2]m-CH3；X选自Cl、Br、I和乙酸根；W为桥连基团或原子；m为0至20的整数；n为1至20的整数；并且Y选自
Figure BPA00001161464500121
其中R6、R7和R8各自独立选自氢、-[CH2]q-CH3和-CH(CH3)2；R9为-[CH2]p；p为3至6的数，q为0至3的数。
在一个实施方案中，R1为C1-C6烷基。在另一个实施方案中，R1为甲基、乙基、丙基、丁基或异丁基。
在一个实施方案中，a为约0.25至约0.50。在另一个实施方案中，b为约0.50至约0.75。在另一个实施方案中，c为约0.50至约0.75。
在一个实施方案中，Z为氨、三甲基氨或三乙基氨。
W为桥连基团或原子。在一个实施方案中，W为烃基、无机基团或无机原子。在一个实施方案中，W为C1-C30烷基、C1-C30烷基醚基、C6-C30芳族基团、C6-C30芳族醚基或硅氧烷。在另一个实施方案中，W为C1-C6烷基、C1-C6烷基醚基、C6-C10芳族基团或C6-C10芳族醚基。在另一个实施方案中，W为甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、苯基、1，2-环己烷二甲酸酯、双酚A、二乙二醇、间苯二酚、环己烷二甲醇、聚(二甲基硅氧烷)、2，6-甲苯二异氰酸酯、1，3-丁二烯或二环戊二烯。
在一个实施方案中，m为0至10的整数，包括0至5。在另一个实施方案中，n为1至10的整数，包括1至5。
在一个实施方案中，离子交换材料可以为阴离子交换树脂珠粒或阴离子交换膜。
在另一个实施方案中，制备离子交换材料的方法包括使叔胺、酸抑制剂和多环氧化物反应以形成季铵单体，并使季铵单体在催化剂存在下聚合。
可通过本领域已知的任何方法形成阴离子交换膜。在一个实施方案中，通过用阴离子交换聚合物增强织物形成膜。使用单片织物、堆放的多片织物或在连续过程中来自卷轴的织物，通过使液体单体混合物在织物上流延，或者在液体混合物中浸泡织物，可将反应剂的液体混合物施加到织物上。在加热时，发生反应剂之间的反应和聚合，以形成由织物支承的交联阴离子交换膜。
在另一个实施方案中，通过使多孔塑料膜(如聚乙烯、聚丙烯或Teflon
Figure BPA00001161464500131
)吸收阴离子交换聚合物形成膜。通过使液体单体混合物在多孔塑料膜上流延，或者将多孔塑料膜浸入液体混合物，可将反应剂的液体混合物施加到多孔塑料膜上。在加热时，发生反应剂之间的反应和聚合，以形成由多孔塑料膜支承的交联阴离子交换膜。
阴离子交换单体也可聚合成固体块，处理并磨碎成小颗粒。然后，小颗粒可与熔融塑料(如聚乙烯或聚丙烯)在挤出机中共混并加热。然后，可将塑料和离子交换混合物挤出成离子交换膜薄片。
通过使反应剂的混合物悬浮于水不溶混有机介质，并加热以形成离子交换珠粒，可制造交换树脂珠粒。在加热时，发生反应剂之间的反应和聚合反应。也可通过振动喷射机制制备珠粒。
为了使本领域的技术人员能够更好地实施本发明，现在给出以下实施例，这些实施例作为示例性说明而不作为限制。
实施例
实施例1
将DMAPMA(30.6g，0.18mol)、盐酸(15.4g，0.16mol)、1，2，3-丙三醇缩水甘油基醚(GE100)(23.6g，0.09mol)和28.0g水混合并搅拌1小时。加入1.4g催化剂2，2’-偶氮双(N，N’-二亚甲基异丁脒)二盐酸盐(由Wako Chemicals USA，Dallas，Tex.提供(VA044))，将混合物铺展到两个Mylar片之间的腈纶布(acrylic cloth)上并夹在玻璃板之间。将所得组合件加热到85℃历时30分钟。将夹层结构分离，所得阴离子交换膜放入水中。
得到以下膜性质：
Cap(容量)(meq/g)＝2.67
水含量(％)＝43.8
电阻率(ohm-cm2)＝11.1
厚度(cm)＝0.063
阴离子交换容量表示为毫克当量/克硝酸根型的干燥阴离子交换树脂(即不包括织物)。水含量表示为硝酸根型的湿阴离子交换树脂(即不包括织物)的重量％。氯离子型的1平方厘米膜的面积电阻在1000Hz下在0.01N NaCl中测定。
实施例2
将DMAPMA(30.6g，0.18mol)、盐酸(15.4g，0.16mol)、1，2，3-丙三醇缩水甘油基醚(GE100)(23.6g，0.09mol)、N-乙烯基己内酰胺(9.4g，0.068mol)和28.0g水混合并搅拌1小时。加入1.4g催化剂2，2’-偶氮双(N，N’-二亚甲基异丁脒)二盐酸盐(由Wako Chemicals USA，Dallas，Tex.提供(VA044))，使混合物铺展到两个Mylar片之间的腈纶布上，并夹在玻璃板之间。将所得组合件加热到85℃历时30分钟。将夹层结构分离，所得阴离子交换膜放入水中。
得到以下膜性质：
Cap(meq/g)＝2.35
水含量(％)＝42.9
电阻率(ohm-cm2)＝15.4
厚度(cm)＝0.067
阴离子交换容量表示为毫克当量/克硝酸根型的干燥阴离子交换树脂(即不包括织物)。水含量表示为硝酸根型的湿阴离子交换树脂(即不包括织物)的重量％。氯离子型的1平方厘米膜的面积电阻在1000Hz下在0.01N NaCl中测定。
虽然已为了示例性说明给出了一般实施方案，但不应将前述说明认为是对本发明范围的限制。因此，本领域的技术人员可在不脱离本文的精神和范围下想到多种改进、修改和替代。

Claims (29)

1.一种阴离子交换聚合物，所述阴离子交换聚合物具有下式：
Figure FPA00001161464400011
其中R为-[CH2-CH(OH)]2-W；R1为氢或C1-C12烷基；a为约0至约0.75，b和c各自独立为约0.25至约1.0；Z为氧或N-R3；R2为-[CH2]n-；R3为氢或-[CH2]m-CH3；R4和R5各自独立为-[CH2]m-CH3；X选自Cl、Br、I和乙酸根；W为桥连基团或原子；m为0至20的整数；n为1至20的整数；并且Y选自
Figure FPA00001161464400012
其中R6、R7和R8各自独立选自氢、-[CH2]q-CH3和-CH(CH3)2；R9为-[CH2]p；p为3至6的数，q为0至3的数。
2.权利要求1的阴离子交换聚合物，其中R1为甲基或乙基，W为C1-C30烷基、C1-C30烷基醚基、C6-C30芳族基团、C6-C30芳族醚基或硅氧烷，m为0至10的整数，n为1至10的整数。
3.权利要求1的阴离子交换聚合物，其中a为约0.25至0.50。
4.一种制备阴离子交换聚合物的方法，所述方法包括使叔胺、酸抑制剂和多环氧化物反应以形成季铵单体，并使季铵单体在催化剂存在下聚合。
5.权利要求4的方法，其中叔胺为烯型叔胺。
6.权利要求5的方法，其中叔胺选自二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、二甲基氨基丙基丙烯酰胺、二乙基氨基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯及其混合物。
7.权利要求6的方法，其中叔胺单体为二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺。
8.权利要求4的方法，其中多环氧化物为二缩水甘油基醚或三缩水甘油基醚。
9.权利要求8的方法，其中多环氧化物选自二乙二醇二缩水甘油基醚、1，2-环己烷二甲酸二缩水甘油酯、N，N-二缩水甘油基-4-缩水甘油基氧基苯胺、双酚A二缩水甘油基醚、溴化双酚A二缩水甘油基醚、双酚F二缩水甘油基醚、1，4-丁二醇二缩水甘油基醚、1，4-丁二基二缩水甘油基醚、1，4-环己烷二甲醇二缩水甘油基醚、甘油二缩水甘油基醚、间苯二酚二缩水甘油基醚、双[4-(缩水甘油基氧基)苯基]甲烷、双酚A丙氧基化二缩水甘油基醚、二聚酸二缩水甘油酯、乙二醇二缩水甘油基醚、溴化新戊二醇二缩水甘油基醚、二缩水甘油基醚封端的聚(二甲基硅氧烷)、聚(乙二醇)二缩水甘油基醚、聚(丙二醇)二缩水甘油基醚、1，2，3-丙三醇缩水甘油基醚、1，3-丁二醇二缩水甘油基醚、异氰脲酸三(2，3-环氧丙基)酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚、三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油基醚2，6-甲苯二异氰酸酯、三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油基醚、甘油丙氧基化三缩水甘油基醚和三羟甲基乙烷三缩水甘油基醚。
10.权利要求4的方法，其中将反应在约40℃至约150℃加热约1分钟至约2小时。
11.权利要求4的方法，其中酸抑制剂为盐酸、甲磺酸、硫酸或磷酸。
12.权利要求4的方法，其中每当量摩尔多环氧化物的叔胺的摩尔比为约0.3至约1.5。
13.权利要求4的方法，所述方法进一步包括加入烯型单体。
14.权利要求13的方法，其中烯型单体选自甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、氯化甲基丙烯酰氨基丙基三甲基铵和氯化甲基丙烯酸三甲基铵乙酯。
15.一种离子交换材料，所述离子交换材料包含具有下式的阴离子交换聚合物：
其中R为-[CH2-CH(OH)]2-W；R1为氢或C1-C12烷基；a为约0至约0.75，b和c各自独立为约0.25至约1.0；Z为氧或N-R3；R2为-[CH2]n-；R3为氢或-[CH2]m-CH3；R4和R5各自独立为-[CH2]m-CH3；X选自Cl、Br、I和乙酸根；W为桥连基团或原子；m为0至20的整数；n为1至20的整数；并且Y选自
Figure FPA00001161464400042
其中R6、R7和R8各自独立选自氢、-[CH2]q-CH3和-CH(CH3)2；R9为-[CH2]p；p为3至6的数，q为0至3的数。
16.权利要求15的阴离子交换聚合物，其中R1为甲基或乙基，W为C1-C30烷基、C1-C30烷基醚基、C6-C30芳族基团、C6-C30芳族醚基或硅氧烷，m为0至10的整数，n为1至10的整数。
17.权利要求15的阴离子交换聚合物，其中a为约0.25至0.50。
18.一种制备离子交换材料的方法，所述方法包括使叔胺、酸抑制剂和多环氧化物反应以形成季铵单体，并使季铵单体在催化剂存在下聚合。
19.权利要求18的方法，其中叔胺为烯型叔胺。
20.权利要求19的方法，其中叔胺选自二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、二甲基氨基丙基丙烯酰胺、二乙基氨基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯及其混合物。
21.权利要求20的方法，其中叔胺单体为二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺。
22.权利要求18的方法，其中多环氧化物为二缩水甘油基醚或三缩水甘油基醚。
23.权利要求22的方法，其中多环氧化物选自二乙二醇二缩水甘油基醚、1，2-环己烷二甲酸二缩水甘油酯、N，N-二缩水甘油基-4-缩水甘油基氧基苯胺、双酚A二缩水甘油基醚、溴化双酚A二缩水甘油基醚、双酚F二缩水甘油基醚、1，4-丁二醇二缩水甘油基醚、1，4-丁二基二缩水甘油基醚、1，4-环己烷二甲醇二缩水甘油基醚、甘油二缩水甘油基醚、间苯二酚二缩水甘油基醚、双[4-(缩水甘油基氧基)苯基]甲烷、双酚A丙氧基化二缩水甘油基醚、二聚酸二缩水甘油酯、乙二醇二缩水甘油基醚、溴化新戊二醇二缩水甘油基醚、二缩水甘油基醚封端的聚(二甲基硅氧烷)、聚(乙二醇)二缩水甘油基醚、聚(丙二醇)二缩水甘油基醚、1，2，3-丙三醇缩水甘油基醚、1，3-丁二醇二缩水甘油基醚、异氰脲酸三(2，3-环氧丙基)酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚、三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油基醚2，6-甲苯二异氰酸酯、三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油基醚、甘油丙氧基化三缩水甘油基醚和三羟甲基乙烷三缩水甘油基醚。
24.权利要求18的方法，其中将反应在约40℃至约150℃加热约1分钟至约2小时。
25.权利要求18的方法，其中酸抑制剂为盐酸、甲磺酸、硫酸或磷酸。
26.权利要求18的方法，其中每当量摩尔多环氧化物的叔胺的摩尔比为约0.3至约1.5。
27.权利要求18的方法，所述方法进一步包括加入烯型单体。
28.权利要求27的方法，其中烯型单体选自甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、氯化甲基丙烯酰氨基丙基三甲基铵和氯化甲基丙烯酸三甲基铵乙酯。
29.权利要求15的离子交换材料，其中离子交换材料为阴离子交换膜。
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