具有陽離子交換基團的聚(亞芳基醚)共聚物、其製造方法及其用途的製作方法
2023-08-07 08:58:01 1
專利名稱：具有陽離子交換基團的聚(亞芳基醚)共聚物、其製造方法及其用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有陽離子交換基團的聚(亞芳基醚)共聚物、其製造方法及其用途。
背景技術：
離子交換樹脂通常包含聚合物上的離子交換官能團。它在潮溼的條件下可具有細 ？L，當離子在細孔的空間中擴散時發生離子交換。離子交換樹脂大體分為陽離子交換樹脂、 陰離子交換樹脂、和混合樹脂等，取決於待引入的離子交換官能團的類型。這些離子交換樹月旨已經被用於各種目的，例如有機金屬的回收、空氣淨化、催化劑、水處理、醫學領域和蛋白質分離。市售的陽離子交換樹脂的一個例子是苯乙烯類樹脂，其中將離子交換基團引入具有三維網狀結構的樹脂中，該樹脂通過在苯乙烯上使用二乙烯基苯作為交聯劑而製備。雖然此類樹脂一般對於強酸和鹼是化學穩定的並且允許在整個pH範圍內的離子交換，但如果其被加熱至150°C或更高的溫度其可能分解，導致交換容量、密度和吸溼能力降低。而且， 如果樹脂於186°C加熱M小時，其可能不能使用因為交換容量可能降低15% 40%。此外，目前大多數可得的離子交換樹脂具有有限的離子交換容量，並且由於大部分樹脂交聯，可加工性降低。因此，對克服這些缺點的新型離子交換樹脂存在需求。
發明內容
—方面，本發明提供一種具有優異的機械性能和陽離子交換容量的聚(亞芳基 Bi)共聚物。另一方面，本發明提供本發明的共聚物的製備方法。再一方面，本發明提供包含本發明的共聚物的陽離子交換樹脂和陽離子交換膜。一方面，本發明提供由式1表示的聚(亞芳基醚)共聚物[式1]
權利要求
1. 一種由式1表示的聚(亞芳基醚)共聚物 [式1].其中，R1和R2各自獨立地為化學鍵、亞烷基或亞芳基，其各自未被取代或被磺酸基團 (-SO3-M+)、磷酸基團(-PO3IT)或羧基(-C001T)取代，其中各個M+獨立地為陽離子；且R3 R6各自獨立地為氫原子、CV3烷基、亞烷基、或亞芳基；其各自未被取代或被磺酸基團(-S031T)、磷酸基團(-PO3-M+)或羧基(-C001T)取代，其中各個M+獨立地為陽離子； 各個Ar1獨立地選自式3-a; [式 3-a]各個Ar2選自式4-a [式 4-a]其中，各個X獨立地為0. 01 0. 99 ； η是10 800的整數； 各個Z獨立地由式2-a表示； [式 2-a]其中，各個R7獨立地為氫原子、磺酸基團(-SO3-M+)、磷酸基團(-PO3-M+)或羧酸基團 (-C001T)，其中各個M+獨立地為陽離子；條件是當Ar2不具有磺酸基團(-S03_M+)、磷酸基團(-P(VM+)或羧酸基團(-C001T)時， R1 R6中至少一個被磺酸基團(-SO3IT)、磷酸基團(-P03_M+)或羧酸基團(-C00_M+)取代。
2.如權利要求1所述的聚(亞芳基醚)共聚物，其中-[式 2-b]-個或多個Z選自式2-b
3.如權利要求1所述的聚(亞芳基醚)共聚物，其中磺酸基團(-SO3IT)、磷酸基團 (-PO3-M+)或羧酸基團(-C001T)的各個陽離子(M+)獨立地選自氫離子、鉀離子、鈉離子和鋰1 子。
4.如權利要求1所述的聚(亞芳基醚)共聚物，其中所述共聚物是無規共聚物或嵌段共聚物。
5.如權利要求1所述的聚(亞芳基醚)共聚物，其中X為0.1 0. 9。
6.如權利要求1所述的聚(亞芳基醚)共聚物，其中X為0.2 0. 8。
7.如權利要求1所述的聚(亞芳基醚)共聚物，其中所述共聚物的重均分子量為 10，000 1，000，000。
8.如權利要求1所述的聚(亞芳基醚)共聚物，其中所述共聚物的重均分子量為 30，000 800，000。
9.一種製備如權利要求1所述的聚(亞芳基醚)共聚物的方法，包括(a)將由式2-c表示的喹喔啉化合物與至少一種式3-b的化合物和至少一種式4-b的化合物共聚；和(b)向步驟(a)共聚的聚合物中引入選自磺酸基團(-SO3IT)、磷酸基團(-PO3IT)和羧酸基團(-C001T)的陽離子交換基團[式 2-c]
10.如權利要求9所述的方法，其中式2-c的化合物獨立地選自式2-d: [式 2-d]
11.如權利要求9所述的方法，其中在步驟(a)中，式3-b的化合物式2-c的化合物 式4-b的化合物的比率是1 0.05 0.95 0. 05 0. 95。
12.如權利要求9所述的方法，其中在步驟(a)中，式3-b的化合物式2-c的化合物 式4-b的化合物的比率是1 0.2 0.8 0.2 0.8。
13.如權利要求9所述的方法，其中在步驟(a)中，在溶劑的存在下對所述化合物進行共聚，所述溶劑選自二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲醯胺、二甲亞碸、二氯甲烷、 氯仿、四氫呋喃、苯、甲苯、和二甲苯、或其組合。
14.如權利要求9所述的方法，其中在步驟(b)中，使用磺酸化合物將所述陽離子交換基團引入共聚的聚合物中，所述磺酸化合物選自濃硫酸(H2SO4)、氯磺酸(ClSO3H)、發煙硫酸 (發煙SO3)、和發煙硫酸磷酸三乙酯(SO3-TEP)、或其組合。
15.如權利要求9所述的方法，其中在步驟(b)中，在範圍為約0至約100°C的溫度將所述陽離子交換基團引入共聚的聚合物中。
16.一種陽離子交換樹脂，其包含如權利要求1所述的聚(亞芳基醚)共聚物。
17.一種陽離子交換膜，其包含如權利要求1所述的聚(亞芳基醚)共聚物。
18.如權利要求17所述的陽離子交換膜，其中所述陽離子交換膜還包括選自聚醯亞胺、聚醚酮、聚碸、聚醚碸、聚醚醚碸、聚苯並咪唑、聚苯醚、聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚三氟苯乙烯磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚偏氟乙烯、聚氨酯、和分支磺化的聚碸酮共聚物、或其組合的聚合物。
19.如權利要求17所述的陽離子交換膜，其中所述陽離子交換膜還包括選自氧化矽 (SiO2)、氧化鈦(TiO2)、無機磷酸、磺化的氧化矽(磺化的SiO2)、磺化的氧化鋯(磺化的 ZrO)和磺化的磷酸鋯(磺化的& 、或其組合的無機材料。
全文摘要
本發明涉及一種具有陽離子交換基團的聚(亞芳基醚)共聚物、該共聚物的製造方法及其用途。根據本發明的具有陽離子交換基團的聚(亞芳基醚)共聚物具有優異的物理特性、離子交換容量、金屬離子吸附容量和可加工性，因此可被製成各種形狀，並可以廣泛地應用於各種領域，例如有機金屬的回收、空氣淨化、催化劑、水處理、醫學領域、和蛋白質分離。
文檔編號B01J39/18GK102558557SQ20111039745
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月2日 優先權日2010年12月2日
發明者權洛顯, 李周浩, 金東一, 金榮澤, 黃仁哲 申請人:株式會社東進世美肯, 現代自動車株式會社