【摘要】：聚苯并咪唑（PBI）具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，利用摻雜磷酸將其質(zhì)子化后，可作為高溫燃料電池的質(zhì)子交換膜。磷酸吸附含量不僅影響PBI膜材料的質(zhì)子傳導率，也影響膜材料的機械性能。針對高磷酸含量條件下，膜材料力學強度差的缺點，，我們采用了以下方法進行改性：（i）采用具有柔性結構的小分子交聯(lián)劑——新戊二醇二縮水甘油醚（NGDE），利用程序升溫加熱制備了一系列交聯(lián)度不同的交聯(lián)膜，交聯(lián)網(wǎng)絡的引入在一定程度上提高了磷酸摻雜膜的力學強度、化學穩(wěn)定性和抗氧化穩(wěn)定性。（ii）為了進一步提高磷酸吸附含量，制備多孔膜的同時引入交聯(lián)網(wǎng)絡是一種有效的方法，我們采用具有剛性結構的四甲基聯(lián)苯二酚型環(huán)氧樹脂（TMBP）作為交聯(lián)劑，鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）作為致孔劑，制備了一系列交聯(lián)多孔膜，其質(zhì)子傳導率得到了顯著提升。（iii）向PBI體系中引入納米粒子填充物（如SiO2），可以同時賦予材料高的質(zhì)子傳導率和足夠的力學強度。尤其是引入硅烷功能化的SiO2納米粒子，可以顯著地提高PBI膜的質(zhì)子傳導率。我們采用硅烷偶聯(lián)劑（KH560）作為交聯(lián)劑，制備了一系列交聯(lián)膜，其質(zhì)子傳導率和機械性能均有所提高。（iv）交聯(lián)劑的結構對交聯(lián)膜的整體性能具有顯著的影響，我們采用溴代聚芳醚酮（BrPAEK）作為大分子交聯(lián)劑，利用交聯(lián)劑的剛性結構來提高交聯(lián)膜的磷酸吸附含量和力學強度，制備了一系列交聯(lián)膜。
[Abstract]:Polybenzimidazole (PBI) has excellent thermal stability and chemical stability. It can be used as proton exchange membrane of high temperature fuel cell after protonation by doping phosphate. The adsorption content of phosphate not only affects the proton conductivity of PBI membrane material, but also affects the mechanical properties of the membrane material. In order to solve the problem that the mechanical strength of membrane materials is poor under the condition of high phosphate content, we used the following method to modify: (i) by using a small molecular crosslinker with flexible structure, neopentanediol Diglycidyl ether (NGDE),. A series of crosslinked films with different degree of cross-linking were prepared by temperature programmed heating. The introduction of crosslinked network improved the mechanical strength of phosphate doping films to a certain extent. In order to further increase the adsorption content of phosphate, the introduction of cross-linking network into porous membrane is an effective method to prepare porous membrane with chemical stability and antioxidant stability. (ii). A series of crosslinked porous membranes were prepared by using tetramethylbihydrophenol epoxy resin (TMBP) with rigid structure as cross-linking agent and dibutylphthalate (DBP) as pore-forming agent. The proton conductivity of. (iii) can be significantly improved by introducing nanoparticles (such as SiO2) into PBI system, which can give the material high proton conductivity and enough mechanical strength at the same time. In particular, the proton conductivity of PBI membranes can be significantly improved by introducing SiO2 nanoparticles functionalized by silane. A series of crosslinked membranes were prepared by using silane coupling agent (KH560) as crosslinker. The proton conductivity and mechanical properties of the crosslinked membranes were improved. The structure of. (iv) crosslinker has a significant effect on the overall properties of the crosslinked membranes. A series of crosslinked membranes were prepared by using brominated polyaryl ether ketone (BrPAEK) as macromolecular crosslinker and using the rigid structure of crosslinker to improve the phosphate adsorption content and mechanical strength of crosslinked membranes.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM911.4;O633.5

【共引文獻】

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本文編號：2496436