具有陽離子交換基的聚(芳醚)共聚物、其製備方法和其應用的製作方法
2023-05-02 12:48:31 1
專利名稱：具有陽離子交換基的聚(芳醚)共聚物、其製備方法和其應用的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及具有離子交換基、特別是陽性離子交換基的聚(芳醚)共聚物、 其製備方法和其用途。
背景技術：
離子交換樹脂通常含有聚合物上的離子交換功能團。特別地，離子交換樹脂典型地含有多孔聚合物結構，所述多孔聚合物結構含有帶遷移離子的官能團，並且可以在潮溼狀態下具有微細的孔徑大小。通常，當離子陷落在孔隙的表面中或表面上，發生離子交換， 而同時釋放其他離子。根據導入的離子交換功能團的類型，離子交換樹脂被粗略地分成陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和混合型樹脂(例如交換陽離子的也稱為陽離子樹脂 』交換陰離子的也稱為陰離子樹脂；以及同時交換陽離子和陰離子的稱為混合型樹脂)。這樣的離子交換樹脂已經用於各種目的，例如有機金屬的回收、空氣淨化、催化劑、水處理、醫學領域和蛋白質的分離。市售的陽離子交換樹脂的一個實例是苯乙烯類樹脂。在苯乙烯類樹脂中，離子交換基導入至樹脂中，該樹脂具有通過使用二乙烯基苯作為交聯劑在苯乙烯上製造的三維網絡結構。典型地，磺酸基用作交換基。儘管這樣的樹脂通常對於強酸和強鹼是化學上穩定的並且允許在整個PH範圍內進行離子交換，但如果其被加熱至150°C以上的溫度，則樹脂分解，從而降低交換容量、密度和吸水能力。此外，如果樹脂在186°C中加熱M小時，則由於交換容量降低15 40%而不可能使用。另外，大多數目前可獲得的離子交換樹脂具有有限的離子交換容量，並且由於樹脂是交聯的，因此加工性能降低。因此，需要新的離子交換樹脂來設法解決這些缺點。在此背景技術部分中公開的上述信息僅用於增強對本發明的背景的理解，並且因此其可能含有不形成在本國對本領域普通技術人員所公知的現有技術的信息。
發明內容
本發明提供一種具有優異的特性的聚(芳醚)共聚物。具體而言，本發明的聚(芳醚)共聚物具有優異的機械性能和高離子交換能力，特別是陽離子交換能力。本發明還提供製備上述共聚物的方法。此外，本發明提供離子交換樹脂，特別是陽離子交換樹脂，包括上述共聚物和離子交換膜，特別是陽離子交換膜。需要注意的是，儘管結合本發明的實施方式具體地描述了陽離子交換能力和陽離子交換基，但需要理解陰離子和混合型離子交換能力和離子交換基也包括在本發明中。因此，當本文中使用術語「離子交換膜」時，理解為陽離子、陰離子和混合型離子交換膜。本發明的一個實施方式提供一種如通式1所示的聚(芳醚)共聚物[通式1]
權利要求
1. 一種如通式1所示的聚(芳醚)共聚物 [通式1]
2. —種如通式2所示的聚(芳醚)共聚物 [通式2]X的範圍為約0. 01 1. 0， η是整數且範圍為約10 800。
3. —種如通式3所示且具有磺酸基的聚(芳醚)共聚物 [通式3]其中，
4.如權利要求1 3中任一項所述的聚(芳醚)共聚物，其特徵在於 所述共聚物是無規共聚物或嵌段共聚物。
5.如權利要求1 3中任一項所述的聚(芳醚)共聚物，其特徵在於 X的範圍為0. 1 0. 9。
6.如權利要求1 3中任一項所述的聚(芳醚)共聚物，其特徵在於 X的範圍為0. 2 0. 8。
7.如權利要求1 3中任一項所述的聚(芳醚)共聚物，其特徵在於 所述共聚物具有約10000 1000000的重均分子量。
8.如權利要求1 3中任一項所述的聚(芳醚)共聚物，其特徵在於 重均分子量為約30000 800000。
9.一種製備權利要求1所述的聚(芳醚)共聚物的方法，所述方法包括a)將下述通式4的2，2'- 二苯基-p，p_雙酚、一種或多種選自下述通式恥的單體和一種或多種選自下述通式6b的單體共聚；和b)將陽離子交換基導入至所述共聚的聚合物中 [通式4][通式6b]
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於a)進行所述單體的共聚，使得一種或多種選自下述通式恥的單體、2，2' - 二苯基-ρ， P-雙酚和一種或多種選自下述通式6b的單體的當量比為1 0.05 0.95 0.05 0.95。[通式5b]
11.如權利要求9所述的方法，其特徵在於a)進行所述單體的共聚，使得一種或多種選自下述通式恥的單體、2，2' - 二苯基-ρ， P-雙酚和一種或多種選自下述通式6b的單體的當量比為1 0.2 0.8 0.2 0.8。
12.如權利要求9所述的方法，其特徵在於a)所述單體的共聚在一種或多種溶劑的存在下進行，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。
13.如權利要求9所述的方法，其特徵在於b)所述將陽離子交換基導入至共聚的聚合物中通過使用一種或多種磺酸化合物進行， 所述磺酸化合物選自濃硫酸(H2SO4)、氯磺酸(ClSO3H)、發煙硫酸(發煙SO3)和發煙硫酸三乙酯磷酸鹽(SO3-TEP)。
14.如權利要求9所述的方法，其特徵在於 b)所述將陽離子交換基導入至共聚的聚合物中在約0 100°C的範圍內的溫度中進行。
15.一種陽離子交換樹脂，其特徵在於 含有權利要求1所述的聚(芳醚)共聚物。
16.一種陽離子交換膜，其特徵在於 含有權利要求1所述的聚(芳醚)共聚物。
17.如權利要求16所述的陽離子交換膜，其特徵在於所述陽離子交換膜還含有一種或多種聚合物，所述聚合物選自聚醯亞胺、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、聚氨酯和支鏈磺化聚碸酮共聚物。
18.如權利要求16所述的陽離子交換膜，其特徵在於所述陽離子交換膜可以還含有一種或多種無機物質，所述無機物質選自二氧化娃 SiO2、氧化鈦TiO2、無機磷酸、磺化二氧化矽(磺化SiO2)、磺化氧化鋯(磺化和磺化磷酸鋯(磺化&P)。
19.一種製備權利要求1所述的聚(芳醚)共聚物的方法，包括a)將下述通式4的2，2'- 二苯基-p，p_雙酚、一種或多種選自下述通式恥的單體和一種或多種選自下述通式6b的單體共聚；和b)將離子交換基導入至所述共聚的聚合物中
20.一種離子交換樹脂，其特徵在於 含有權利要求1所述的聚(芳醚)共聚物。
21.如權利要求20所述的離子交換樹脂，其特徵在於 所述離子交換樹脂是陰離子交換樹脂或混合離子交換樹脂。
22.—種離子交換膜，其特徵在於 含有權利要求1所述的聚(芳醚)共聚物。
23.如權利要求22所述的離子交換膜，其特徵在於 所述離子交換膜是陰離子交換膜或混合離子交換膜。
全文摘要
本發明涉及具有離子交換基、特別是陽性離子交換基的聚(芳醚)共聚物、其製備方法和其應用。在根據本發明的具有離子交換基的聚(芳醚)共聚物中，物理特性、離子交換能力、金屬離子吸附能力和加工性能優異，並且因此該共聚物能夠以各種形狀成型，並且能夠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、醫學領域和蛋白質的分離。
文檔編號C08L71/10GK102329423SQ201010574430
公開日2012年1月25日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年7月13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