【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于堿性電解水制氫，尤其涉及一種親水性聚苯硫醚及其制備方法和應用。
技術介紹
1、隨著社會生產力的不斷進步，人類意識到賴以生存的常規能源如煤、石油、天然氣等面臨著日漸枯竭且短期內不能再生的問題。故而將希望寄托在以太陽能、風能、潮汐能等新能源領域。但是，由自然力量轉化而成的電能，不能直接并入電網交付客戶使用，研究者們繼而利用這部分電能將取之不竭的水資源進行電解以獲取氫氣資源。
2、堿性電解水制氫技術仍是目前的主流技術，該技術常使用30％的氫氧化鉀溶液作為電解液，屬于極強的腐蝕性環境。電解槽中，起分離氧氣和氫氣、將陰和陽極板隔開作用的被稱為隔膜，并且在電解過程中oh-離子應以盡可能小的阻力通過隔膜材料。該領域，起初是使用石棉隔膜的，后因其污染等原因被摒棄后，人們將視線轉移到了絕緣性高、耐堿、高溫下穩定的聚苯硫醚材料上，并使用物理方法對聚合物顆粒進行纖維制造、股線制備和后續的紡織織造，最后將pps隔膜用于堿性電解水制氫電解槽中。
3、隨著pps隔膜投入應用，人們發現該材料的能耗和氣密性是和已淘汰的石棉隔膜有差距的，通過研究確認性能的短板是和pps的親水性太差相關。近年來，已經有研究者嘗試通過一系列辦法來改善pps的親水性，但都存在親水涂層不穩定或改性方法會破壞pps分子鏈結構的問題，后者直接會降低隔膜的使用壽命或不再適用于強堿環境。例如，專利號為cn202311011751.9，專利名稱為：一種新型多層堿性水電解制氫隔膜、其制備方法及應用，涉及到了一種多層的堿性電解水制氫隔膜，該專利使用pps網格為支
4、因此，從分子的結構出發，開發一系列化學穩定性高、親水性提升的pps材料仍將是堿性電解水領域重點研究的方向。
技術實現思路
1、針對上述技術問題，本專利技術提出了一種親水性聚苯硫醚及其制備方法和應用。通過本專利技術提供的制備方法制備得到了一系列親水性聚苯硫醚，從分子結構角度解決了市售聚苯硫醚親水性的限制，具有良好的親水性、高oh-傳輸效率和穩定的優點。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、本專利技術技術方案之一：
4、一種親水性聚苯硫醚的制備方法，包括以下步驟：
5、于惰氣、冰水浴條件下，向由親水功能單體和2，5-二氯苯甲酰氯混合攪拌得到的預聚體中加入經過脫水處理的硫源，經共聚反應制備得到所述親水性聚苯硫醚；
6、其中，所述硫源為結晶硫化鈉；具體的合成流程如下：
7、
8、有益效果：通過上述方法制備得到的親水性聚苯硫醚具有性能穩定，價格低廉、環境友好、傳熱效率高、原料易得且利用率高等多方面的優點。
9、優選的，所述親水功能單體、2，5-二氯苯甲酰氯和硫源的質量比為：(18-27)∶(29-45)∶(33-40)。
10、優選的，所述惰氣均為氬氣、氮氣任一種。
11、優選的，所述親水功能單體包括對苯二胺，4，4’-亞甲基二苯胺，4，4’-硫代二苯胺，4，4’-二氨基二苯甲酮，4，4’-二氨基二苯砜，聯苯胺中的任一種。
12、優選的，所述制備方法的具體步驟為：
13、(1)將分散在高沸點極性有機溶劑中的結晶硫化鈉和無機強堿混合，于惰氣條件下，加熱，得到脫水硫源；
14、(2)于惰氣、冰水浴條件下，向分散在有機溶劑中的親水功能單體中滴入2，5-二氯苯甲酰氯，室溫攪拌，得到預聚體；
15、(3)向所述預聚體中滴入所述脫水硫源，依次進行高溫攪拌，加熱，冷卻，洗滌和干燥，得到所述親水性聚苯硫醚。
16、有益效果：本專利技術采用特定結構的功能單體，通過共聚反應以合成不同結構的親水聚苯硫醚預聚體，然后引入硫源制備親水性聚苯硫醚。即本專利技術通過簡單的三個步驟即可制備得到具有良好的親水性和穩定性的聚苯硫醚。
17、更進一步來說，一方面，相較于傳統pps主鏈因為沒有親水基團，本專利技術從根本上拓寬了pps制品的應用，另一方面，不同于簡單的物理混合和使用嚴苛的化學改性劑破壞pps的苯環或硫元素做改性，本專利技術通過調整親水功能性單體的添加比例和/或種類，針對性地制備各種親水改性pps，可選擇性地規避某些原材料受國內外市場的價格機制導致的成本上升。
18、優選的，步驟(1)中所述高沸點極性有機溶劑為nmp；和/或
19、無機強堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀的任一種。
20、優選的，步驟(1)中所述加熱過程為：1小時內加熱至150℃-180℃。
21、優選的，步驟(2)中的有機溶劑包括苯、二氯甲烷、氯仿中的至少一種。
22、優選的，步驟(2)中所述室溫攪拌時間為24h。
23、優選的，步驟(3)中所述高溫攪拌過程中的參數為：220℃下攪拌3小時。
24、優選的，步驟(3)中所述加熱過程中的條件為：從220℃升溫至260℃，保持2小時。
25、優選的，步驟(3)中所述洗滌過程為：
26、將冷卻處理后的懸浮液倒入去離子水中，用無機酸調節至中性，濾渣依次用弱堿洗滌溶液和去離子水洗滌。
27、進一步，所述無機稀酸為5％-10％稀鹽酸、5％-10％稀硫酸中的至少一種；和/或
28、弱堿洗滌溶液為飽和碳酸氫鈉溶液。
29、本專利技術技術方案之二：
30、一種親水性聚苯硫醚，由上述制備方法制備得到的，其中，所述親水性聚苯硫醚的結構通式為：
31、
32、上式中，r選自中的任一種。
33、本專利技術技術方案之三：
34、所述親水性聚苯硫醚在堿性電解水制氫領域中的應用。
35、本專利技術技術方案之四：
36、一種應用于堿性電解水制氫的聚苯硫醚隔膜，由所述親水性聚苯硫醚作為原料制備得到。
37、有益效果：由本專利技術公開的親水性聚苯硫醚作為原料制備得到的應用于堿性電解水制氫的聚苯硫醚隔膜，具有高oh-傳輸能力、氣密性高和耐化學腐蝕的特點。
38、與現有技術相比，本專利技術具有如下優點和技術效果：
39、(1)通過本專利技術公開的制備方法制備得到的親水pps從根本上解決了pps親水性差的弊端；
40、(2)本專利技術制備得到的親水pps的主鏈不會和親水功能端發生相分離；
41、(3)由本專利技術親水pps母粒制備得到的膜制產品的面電阻相對傳統pps顯著降低。
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1.一種親水性聚苯硫醚的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種親水性聚苯硫醚的制備方法，其特征在于，所述親水功能單體、2，5-二氯苯甲酰氯和硫源的質量比為：(18-27)∶(29-45)∶(33-40)。
3.根據權利要求1或2所述的一種親水性聚苯硫醚的制備方法，其特征在于，所述親水功能單體包括對苯二胺，4，4’-亞甲基二苯胺，4，4’-硫代二苯胺，4，4’-二氨基二苯甲酮，4，4’-二氨基二苯砜，聯苯胺中的任一種。
4.根據權利要求1所述的一種親水性聚苯硫醚的制備方法，其特征在于，所述制備方法的具體步驟為：
5.根據權利要求4所述的一種親水性聚苯硫醚的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述高沸點極性有機溶劑為NMP；和/或
6.根據權利要求4所述的一種親水性聚苯硫醚的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述加熱過程為：1小時內加熱至150℃-180℃。
7.根據權利要求4所述的一種親水性聚苯硫醚的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述高溫攪拌過程中的條件為：220℃下攪拌3小時；和
8.一種親水性聚苯硫醚，其特征在于，根據權利要求1-7任一項所述的制備方法制備得到。
9.如權利要求8所述的親水性聚苯硫醚在堿性電解水制氫領域中的應用。
10.一種應用于堿性電解水制氫的聚苯硫醚隔膜，其特征在于，由權利要求8所述的親水性聚苯硫醚制備得到。
...【技術特征摘要】
1.一種親水性聚苯硫醚的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種親水性聚苯硫醚的制備方法，其特征在于，所述親水功能單體、2，5-二氯苯甲酰氯和硫源的質量比為：(18-27)∶(29-45)∶(33-40)。
3.根據權利要求1或2所述的一種親水性聚苯硫醚的制備方法，其特征在于，所述親水功能單體包括對苯二胺，4，4’-亞甲基二苯胺，4，4’-硫代二苯胺，4，4’-二氨基二苯甲酮，4，4’-二氨基二苯砜，聯苯胺中的任一種。
4.根據權利要求1所述的一種親水性聚苯硫醚的制備方法，其特征在于，所述制備方法的具體步驟為：
5.根據權利要求4所述的一種親水性聚苯硫醚的制備方法，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙滿相，單明景，于強，
申請(專利權)人：天津市凱瑞新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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