一種具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質及其合成方法
2023-10-04 05:31:34 2
專利名稱：一種具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質及其合成方法
技術領域：
本發明屬於高分子材料領域，具體涉及一種具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質及其合成方法。
背景技術：
聚電解質(polyelectrolyte)又稱高分子電解質,是指在主鏈或側鏈中帶有許多能電離的離子性基團的高分子。與非離子聚合物相比，聚電解質具有很好的親水性和帶電性，而且在水中有很好的穩定性。在各種離子型聚合物中，人們對兩性聚電解質有著濃厚的興趣，這不僅是因為它在離子交換、廢水處理、重金屬螯合和化妝品等諸多領域有著廣泛應用；更為重要的是，許多天然存在的生物分子(如蛋白質)本身就是兩性聚電解質。因此，兩性聚電解質的合成及性能研究成了人們關注的熱點。由於嵌段共聚物具有自組裝為單元尺寸的高規整序列結構的潛力，因此正引起人們的廣泛興趣。在嵌段共聚物中，兩種或更多的均聚物鏈在其鏈端形成共價鍵。經過適當的熱平衡作用，不同嵌段鏈之間的分子連接作用及其相互作用可導致一系列微相分離形態的形成。外界面的存在對形成的微域形態影響很大，特別在薄膜中，由於含較低界面能量的組分可以在各自的界面上積累，進而使微域排成直行。當薄膜厚度與平衡時層間距不成比例，在薄層表面由於成核作用形成孔洞或島狀結構，以調節此處的薄層厚度，使之達到最佳量子值。
發明內容
為解決上述問題，本發明的目的是提供一種具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質及其合成方法，合成的多嵌段共聚物聚電解質具有很強的力學性能，可以用作燃料電池質子導電隔膜，也可用作高性能分離膜材料。
樣處理廠的告知系統為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現:
一種具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質，組成結構為C-U-L1-(_Aa_Bb)n_]t—L2- [- (-Cc_Dd_) m-L3] k} s —，其中一[-L1-(-Aa-Bb) n_] t —包含憎水聚合物 M 部分，一[-(-C。-DdJm-LJk-包含親水聚合物N部分；A、C為苯基、奈基，三苯基、苯氰基或一Arl—Rl—Ar2—，其中 Rl 為一C(O)―，一S(O)2--, —P(O) (C6H5)―，—C(O)-Ar-C(0) — *—C(0)—Ar4—S(0)2—，Arl，Ar2, Ar3, Ar4 為芳香基團或取代芳香基團，A，C相同或不同；
B, D 為一O—Ar5一R2一Ar6一O—, R2 為單個共價鍵，環燒經 C2H2n_2，
權利要求
1.一種具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質，其特徵在於，組成結構為:—{[-L1-(-Aa-Bb)n-] t—L2-[- (-Cc-DdJm-L3] J s—，其中一[-L1-(-Aa-Bb)n_] t —包含憎水聚合物M部分，-[-(-Cc-DdJm-L3Jk-包含親水聚合物N部分；A、C為苯基、奈基，三苯基、苯氰基或一Arl—Rl—Ar2—，其中 Rl 為一C (O) ―，—S (O)2-, —P (O) (C6H5) ―，-C(O)-Ar—C (O) —或一C (O) — Ar4—S(O)2-,Arl，Ar2, Ar3, Ar4 為芳香基團或取代芳香基團，A,C相同或不同； B, D 為一O—Ar5一R2一Ar6一O—, R2 為單個共價鍵，環燒經 C2H2n_2，
2.根據權利要求1所述的具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質，其特徵在於:所述憎水聚合物M部分是芳香類，為聚芳醚酮、聚芳醚碸、聚芳醚或聚苯撐，這類鏈段的數均分子量在3000-8000之間，聚合度為4-20之間；所述親水聚合物N部分是芳香類，為聚芳醚酮、聚芳醚碸、聚芳醚或聚苯撐，這類鏈段的數均分子量在3000-8000之間，聚合度為4-20之間；所述親水聚合物N部分還包含一類帶有親水離子基團的單體，所述單體帶有季銨鹼基團+NR4OH-或季磷鹼基團+PR4OH-。
3.合成權利要求1所述的具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟I)先製備設定分子量的憎水聚合物M部分； 步驟2)然後再製備設定分子量的親水聚合物N部分； 步驟3)將步驟I)製備好的憎水聚合物M部分加入到步驟2)中製備好的親水聚合物N部分中，進行下一步反應即得具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質。
4.合成權利要求1所述的具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質可以用作高性能分離膜材料，如用作水處理方面的具有高通量、高截留率的的納濾、反滲透、微濾與超濾等膜材質。
5.合成權利要求1所述的具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質可以用作鹼性燃料電池用的OH陰離子導電隔膜。
6.在塗布製備鹼性燃料電池電極時，合成權利要求1所述的具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質可以作為塗 布所用墨水中的導電組分。
全文摘要
本發明公開了一種具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質、合成方法及其應用，所述具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質組成結構為--{[-L1-(-Aa-Bb)n-]t--L2-[-(-Cc-Dd-)m-L3]k}s--，合成步驟為步驟1)製備設定分子量的憎水聚合物M部分；步驟2)製備設定分子量的親水聚合物N部分；步驟3)將步驟1)製備的憎水聚合物M部分加入到步驟2)製備的親水聚合物N部分中，進行反應即得。本發明合成的具有兩親性的鹼性嵌段共聚物聚電解質具有很好的成膜性，可用作水處理方面的膜材料，如用作水處理方面的具有高通量、高截留率的納濾、反滲透、微濾與超濾等膜材質；也可用作鹼性燃料電池的OH陰離子導電隔膜，還可用作氣體脫溼膜。
文檔編號B01D71/80GK103214677SQ20131016091
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月6日 優先權日2013年5月6日
發明者曹曙光 申請人:曹曙光