离子交换膜辐射合成研究进展
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一
研究在不 同的温度 下 的接 枝规 律
］ 与预 辐照相 比， ． 共
辐照工艺简单 ， 不需用干冰冷冻 ， 但是 ， 在接 枝的同时 ， 将有
很大一部分单体进行 了均 聚 ， 单体 浪费严重 ．
辐射接枝 的手段有预 辐照 和共 辐照两 种． 辐照 接枝 共
就是将聚合物基材 膜与单 体一起 辐 照 ， 辐照 时单体 接枝 在 到聚合物膜 上 Ｊ 预辐 照就 是 将 聚合物 基材 膜在 冷冻 条 ．
件下单独进行辐照一定 剂量后 ， 人接枝单 体或其溶液 中， 放
子交换膜 ． 它们连接在分 子链上 的基团分别 是带负 电荷 的 基 团 ， 一ｓ ；和 一ｃ ｏ一， 如 ｏ ｏ 用带 正 电的基 团 ， 一Ｎ 如 ａ；、
利， 这些研究成果在燃料 电池 Ｊ锂 电池 ｊ钒 液流 电池 、 、
等领域得 到了应用．
在聚合物基材膜上接枝 ， 可能会遇 到单体 仅在基 材膜 表面接枝 ， 而内部 得不到接枝 的情 况 ， 这样 即使 接枝率 高 ， 但 电导率低． 了避 免这一缺 陷 ， 以先在 粉体 上接枝 ， 为 可 然 后 采用溶液相转 移法 ¨－ ］热 致相 转移 法 等 方法 制备 １、 ８ 成接枝膜 ． 但是 ， 接枝率高到 一定程 度后 ， 接枝共 聚物转 变 为不 溶不熔的高分子物质 ， 以将粉体制成膜． 难 ３ 离子交换膜 离子 交换 膜有四种类 型 ： １ （ ）阳离子交换膜． ２ （ ）阴离
基材膜上分布均匀，
Ｈ ｌｂ ｒ 等人” ｏ ｅｇ ｍ 采 用辐射 接枝技 术与 活性 自由基 聚 合 （ Ｅ Ｏ 相结合 的方法在 聚偏二 氟乙烯（ Ｖ Ｆ 膜上 进 Ｔ ＭＰ ） ＰＤ）
行 了苯乙烯（ ｔ利用 的可 控辐射 接枝 ， ｓ） 然后 磺化 得到 了含
有 磺 酸基 的离 子交 换 膜 ． 茂 林 等 利用 原 子 转 移 自由 基 翟
基丙烯酰胺接 枝 到聚 丙烯 多孔 膜 上， 备 出对 温度及 ｐ 制 Ｈ 值响应的接枝共聚物． ２ ２ 粉 体 接 枝 ．
辐射接枝 的研究 开始 于 ２ ０世纪 ５ ０年 代 ， 聚合物 材 是 料改 性的重要方法之～． 辐射接枝 由于不需引发剂 ， 反应条
件 温和而倍受人们青睐． 研究 者对接枝反应条件 、 聚合物基 材 的种类 和厚 度 、 体的种类 和浓 度等对 接枝 反应 动力学 单 及 聚合 物结构性能 的影 响 “ ． Ｊ 每年 发 表上百 篇论文 及专
文献标识码 ： Ａ ２ １ 活性聚合 （ ． 可控 ） 辐射接枝 利用活性聚合技术 可以很方便地控制聚合物的分子量 及其结构 ．９ ６年 ，ｚ ａｃ等 发现阴离子活性聚合 ， １５ Ｓｗ ｒ 开创 了 活性聚 合的里程碑． 随后 ， 原子 转移 聚合 （ Ｔ Ｐ 和 可逆加 ＡＲ ） 成 一断裂 一链转移 聚合 （ Ａ Ｔ） Ｒ Ｆ 等活性 聚合体系相 继被发 现． 将活性 聚合 引入 到辐射接枝中 ， 可使接枝链 的长 短及在
Baidu Nhomakorabea
束等． 前两者为 电磁辐 射源 ， 后三 者为 粒子 辐射 源． 辐照 被
的物质吸收辐射 能后 产生 次级电子与物质分子相互作 用引 发化学反应 …． 聚合 物受辐 照后 可产生 交联 和降解两 种辐
聚合技术 ， 在辐射条件 下将一 溴四氟 乙烷 全氟 乙烯 基醚 和 苯 乙烯接枝 到聚乙烯 一四氟乙烯基材 膜上 ， 化后 得到 阳 磺 离子交换膜 ． 这样得到的膜通过性能测试发 现 ， 接枝链在整
第３ ２卷 第 ６期
２０ １２年 ６ 月
咸
宁
学
院
学
报
Ｗｏ ． ２ ， ． １ ３ Ｎｏ ６
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＸｉｎ ｉ ￣Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｒ ａ ａ ｎ ｎ ｏ ｉｅｓ ｔ
Ｊｎ ２ １ ｕ ．０ ２
文章 编号 ：０ ６—５ ４ （ ０ ２ ０ ０ １ ０ １０ ３ ２ ２ １ ）６— ０ １— ４
交 换 膜 及 两性 离子 交换 膜 的进 展 ， 时对 离子 交换 膜 的辐 射 接 枝 的 ＿ 业 化提 出 了展 望 ． 同 Ｔ － 关 键 词 ： 离 子 交换 膜 ； 离子 交换 膜 ； 阳 阴 两性 离子 交换 膜 ； 射接 枝 辐
中图分 类号 ：Ｑ ２ ． Ｔ ３５４ 离 子交换膜 是一种对 溶液里的离子具有选择 性透 过性 的含有离子基 团的高分子 材料． 离子 交换膜 在分 离科 学和 工程技术领域起 着重要 的作用 ， 并促 使化学、 医药 学、 物、 食 燃料、 纺织 、 汽车等工业 的发展 ． 随着 离子交 换膜应 用领 域 的不断扩展 ， 对膜 功能 多元 化 的需 求 也 与 日俱增 ， 面 聚 界 合、 原位聚合 和接枝 共聚等 技术 被广泛应 用 于制备 离子交 换膜 ． 与加 引发 剂进行化 学接枝相 比， 射接枝具有 以下独 辐 特 的优势 ： 可在 室温条件下 接枝 、 接枝 链不 含 引发剂残 片 ， 因而较 纯净 、 接枝率 易于 控制． １ 辐射源 辐射 源有 射线 和 Ｘ射 线 、 电子 束 、 中子束 和重 离子
离子 交换 膜 辐 射 合 成 研 究 进 展
胡 国 文
（ 湖北科 技 学院 核技 术 与化 学生物 学 院 ， 北 成 宁 ４ ７ ０ ） 湖 ３ １０
摘
要 ｉ 述 了 离子 交 换 膜 的 种 类 和 用途 、 讲 离子 交 换 膜 的 辐 射 接 枝 的发 展 状 况 ， 点 介 绍 了 阳 离子 交换 膜 、 离子 重 阴
射效应 ， 而在聚合物受辐 照后 引入单 体或 聚合物 与单 体一
起辐照 ， 则单 体 可在 聚合 物上 形成 接 枝链 ， 到接枝 共 聚 得
物． ２ 辐 射 接 枝技 术
个基材 内分布均匀 ， 从而 在较低 的接枝率 下具 有 比较高 的
电导率． ｕ等 用 Ｒ Ｆ Ｙ Ａ Ｔ技 术成 功地将丙烯酸及 Ｎ一异丙
研究在不 同的温度 下 的接 枝规 律
］ 与预 辐照相 比， ． 共
辐照工艺简单 ， 不需用干冰冷冻 ， 但是 ， 在接 枝的同时 ， 将有
很大一部分单体进行 了均 聚 ， 单体 浪费严重 ．
辐射接枝 的手段有预 辐照 和共 辐照两 种． 辐照 接枝 共
就是将聚合物基材 膜与单 体一起 辐 照 ， 辐照 时单体 接枝 在 到聚合物膜 上 Ｊ 预辐 照就 是 将 聚合物 基材 膜在 冷冻 条 ．
件下单独进行辐照一定 剂量后 ， 人接枝单 体或其溶液 中， 放
子交换膜 ． 它们连接在分 子链上 的基团分别 是带负 电荷 的 基 团 ， 一ｓ ；和 一ｃ ｏ一， 如 ｏ ｏ 用带 正 电的基 团 ， 一Ｎ 如 ａ；、
利， 这些研究成果在燃料 电池 Ｊ锂 电池 ｊ钒 液流 电池 、 、
等领域得 到了应用．
在聚合物基材膜上接枝 ， 可能会遇 到单体 仅在基 材膜 表面接枝 ， 而内部 得不到接枝 的情 况 ， 这样 即使 接枝率 高 ， 但 电导率低． 了避 免这一缺 陷 ， 以先在 粉体 上接枝 ， 为 可 然 后 采用溶液相转 移法 ¨－ ］热 致相 转移 法 等 方法 制备 １、 ８ 成接枝膜 ． 但是 ， 接枝率高到 一定程 度后 ， 接枝共 聚物转 变 为不 溶不熔的高分子物质 ， 以将粉体制成膜． 难 ３ 离子交换膜 离子 交换 膜有四种类 型 ： １ （ ）阳离子交换膜． ２ （ ）阴离
基材膜上分布均匀，
Ｈ ｌｂ ｒ 等人” ｏ ｅｇ ｍ 采 用辐射 接枝技 术与 活性 自由基 聚 合 （ Ｅ Ｏ 相结合 的方法在 聚偏二 氟乙烯（ Ｖ Ｆ 膜上 进 Ｔ ＭＰ ） ＰＤ）
行 了苯乙烯（ ｔ利用 的可 控辐射 接枝 ， ｓ） 然后 磺化 得到 了含
有 磺 酸基 的离 子交 换 膜 ． 茂 林 等 利用 原 子 转 移 自由 基 翟
基丙烯酰胺接 枝 到聚 丙烯 多孔 膜 上， 备 出对 温度及 ｐ 制 Ｈ 值响应的接枝共聚物． ２ ２ 粉 体 接 枝 ．
辐射接枝 的研究 开始 于 ２ ０世纪 ５ ０年 代 ， 聚合物 材 是 料改 性的重要方法之～． 辐射接枝 由于不需引发剂 ， 反应条
件 温和而倍受人们青睐． 研究 者对接枝反应条件 、 聚合物基 材 的种类 和厚 度 、 体的种类 和浓 度等对 接枝 反应 动力学 单 及 聚合 物结构性能 的影 响 “ ． Ｊ 每年 发 表上百 篇论文 及专
文献标识码 ： Ａ ２ １ 活性聚合 （ ． 可控 ） 辐射接枝 利用活性聚合技术 可以很方便地控制聚合物的分子量 及其结构 ．９ ６年 ，ｚ ａｃ等 发现阴离子活性聚合 ， １５ Ｓｗ ｒ 开创 了 活性聚 合的里程碑． 随后 ， 原子 转移 聚合 （ Ｔ Ｐ 和 可逆加 ＡＲ ） 成 一断裂 一链转移 聚合 （ Ａ Ｔ） Ｒ Ｆ 等活性 聚合体系相 继被发 现． 将活性 聚合 引入 到辐射接枝中 ， 可使接枝链 的长 短及在
Baidu Nhomakorabea
束等． 前两者为 电磁辐 射源 ， 后三 者为 粒子 辐射 源． 辐照 被
的物质吸收辐射 能后 产生 次级电子与物质分子相互作 用引 发化学反应 …． 聚合 物受辐 照后 可产生 交联 和降解两 种辐
聚合技术 ， 在辐射条件 下将一 溴四氟 乙烷 全氟 乙烯 基醚 和 苯 乙烯接枝 到聚乙烯 一四氟乙烯基材 膜上 ， 化后 得到 阳 磺 离子交换膜 ． 这样得到的膜通过性能测试发 现 ， 接枝链在整
第３ ２卷 第 ６期
２０ １２年 ６ 月
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Ｗｏ ． ２ ， ． １ ３ Ｎｏ ６
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Ｊｎ ２ １ ｕ ．０ ２
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交 换 膜 及 两性 离子 交换 膜 的进 展 ， 时对 离子 交换 膜 的辐 射 接 枝 的 ＿ 业 化提 出 了展 望 ． 同 Ｔ － 关 键 词 ： 离 子 交换 膜 ； 离子 交换 膜 ； 阳 阴 两性 离子 交换 膜 ； 射接 枝 辐
中图分 类号 ：Ｑ ２ ． Ｔ ３５４ 离 子交换膜 是一种对 溶液里的离子具有选择 性透 过性 的含有离子基 团的高分子 材料． 离子 交换膜 在分 离科 学和 工程技术领域起 着重要 的作用 ， 并促 使化学、 医药 学、 物、 食 燃料、 纺织 、 汽车等工业 的发展 ． 随着 离子交 换膜应 用领 域 的不断扩展 ， 对膜 功能 多元 化 的需 求 也 与 日俱增 ， 面 聚 界 合、 原位聚合 和接枝 共聚等 技术 被广泛应 用 于制备 离子交 换膜 ． 与加 引发 剂进行化 学接枝相 比， 射接枝具有 以下独 辐 特 的优势 ： 可在 室温条件下 接枝 、 接枝 链不 含 引发剂残 片 ， 因而较 纯净 、 接枝率 易于 控制． １ 辐射源 辐射 源有 射线 和 Ｘ射 线 、 电子 束 、 中子束 和重 离子
离子 交换 膜 辐 射 合 成 研 究 进 展
胡 国 文
（ 湖北科 技 学院 核技 术 与化 学生物 学 院 ， 北 成 宁 ４ ７ ０ ） 湖 ３ １０
摘
要 ｉ 述 了 离子 交 换 膜 的 种 类 和 用途 、 讲 离子 交 换 膜 的 辐 射 接 枝 的发 展 状 况 ， 点 介 绍 了 阳 离子 交换 膜 、 离子 重 阴
射效应 ， 而在聚合物受辐 照后 引入单 体或 聚合物 与单 体一
起辐照 ， 则单 体 可在 聚合 物上 形成 接 枝链 ， 到接枝 共 聚 得
物． ２ 辐 射 接 枝技 术
个基材 内分布均匀 ， 从而 在较低 的接枝率 下具 有 比较高 的
电导率． ｕ等 用 Ｒ Ｆ Ｙ Ａ Ｔ技 术成 功地将丙烯酸及 Ｎ一异丙