本文關(guān)鍵詞：磺化嵌段聚醚砜質(zhì)子交換膜的制備與改性

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【摘要】：質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)由于其產(chǎn)電效率高與環(huán)境友好等特點,成為當(dāng)前新能源方面研究的熱點。其中質(zhì)子交換膜作為燃料電池中的核心部件之一,直接影響到燃料電池的運行性能。本論文通過后磺化制備并表征了幾類基于磺化聚芳醚砜(SPAES)共混、交聯(lián)改性的質(zhì)子交換膜材料,之后通過共混、交聯(lián)等一系列改性方式來提高聚合物膜的性能,并詳細(xì)表征了吸水率、離子交換容量、尺寸變化、水解穩(wěn)定性、機械強度和質(zhì)子電導(dǎo)率等性能。以9,9’-雙(4-羥苯基)芴(BHPF)與4,4’-二氟二苯砜(DFDPS)合成具有羥端基的低聚物,之后用十氟聯(lián)苯(DFBP)對其兩端封端,在發(fā)煙硫酸中對其進(jìn)行磺化得到親水低聚體,以4,4"-聯(lián)苯二酚(BP)與4,4’-二氟二苯砜(DFDPS)合成具有羥端基的疏水低聚物,然后通過兩種低聚物的縮聚反應(yīng),制備了一系列有著剛性親水段和柔性疏水段的磺化嵌段聚芳醚砜(bSPAES-SF).制得的bSPAES-S F膜(1.12-2.09 mmol/g)表現(xiàn)出較高的電導(dǎo)率、良好的水解和平面方向尺寸穩(wěn)定性,其中bSPAES-SF (5/10)-60膜(2.09 mmol/g)在水中30℃下電導(dǎo)率達(dá)到182mS/cm,且平面與厚度上的尺寸變化分別為12.4%與16.6%。以上述合成出的bSPAES-SF和SPI (NTDA-BAPBDS/BAPB型)為原料,采用不同質(zhì)量配比,合成出一系列新型的復(fù)合質(zhì)子交換膜(bSPAES-SF/SPI)。結(jié)果表明兩種聚合物具有很好的相容性,得到的共混膜表面均一、透明。相比bSPAES-SF膜,共混膜的機械性能有了很大的提升,同時在吸水率和尺寸變化上也有所下降。30℃下復(fù)合膜的電導(dǎo)率范圍在136-191 mS/cm,都高于相應(yīng)的SPI膜,且具有良好的水解穩(wěn)定性,失重率不超過7.1%。以十氟聯(lián)苯(DFBP)與4,4-(六氟異丙叉)雙酚(HFBPA)合成出主鏈聚合物,以3,3'-二磺化-4,4'-二氟二苯砜(SDFDPS)與4,4'-聯(lián)苯二酚(BP)合成出羥基終端親水低聚體,然后通過親核取代反應(yīng)完成交聯(lián)反應(yīng),制備出一系列M-gc-SPAES(n)-x/y支鏈交聯(lián)型質(zhì)子交換膜材料。制得的質(zhì)子交換膜的滴定IEC與理論IEC十分接近,說明交聯(lián)反應(yīng)完全。交聯(lián)膜具有著優(yōu)良的尺寸和水解穩(wěn)定性,其平面與厚度方向上的尺寸變化范圍分別為4-8%和6-15%,水解失重率不超過1.3%。在相同條件下,電導(dǎo)率主要受到IEC和親水段鏈段長度共同影響,親水鏈段越長,膜的電導(dǎo)率越高。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM911.4

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