磺化聚芳醚腈薄膜由于具有良好的耐熱性、耐化學性、絕緣性、阻燃性、耐輻射性和機械性能,并且制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低,是最具有潛力替代Nafion膜應用于燃料電池質(zhì)子交換膜領域的材料。然而,當磺化聚芳醚腈的磺化程度較低時,磺酸基團之間的間隔相對較遠,親水通道狹窄甚至不連續(xù),嚴重阻礙了H⁺的傳導;當磺化程度較高時,薄膜極易發(fā)生溶脹,尺寸穩(wěn)定性大幅降低,此時薄膜極易變形從而失去強度,同時會極大的增加薄膜的甲醇滲透率。這些缺點都嚴重阻礙了磺化聚芳醚腈薄膜在燃料電池質(zhì)子交換膜領域的推廣應用。因此,研發(fā)新型結(jié)構(gòu)的磺化聚芳醚腈成為近年來的研究熱點之一。本論文圍繞磺化聚芳醚腈的上述問題,制備了可交聯(lián)的新型磺化聚芳醚腈薄膜。通過控制磺化聚芳醚腈分子鏈上不同活性官能團的交聯(lián)反應,制備了一系列具有良好的阻醇性和尺寸穩(wěn)定性的交聯(lián)型磺化聚芳醚腈薄膜。對交聯(lián)型磺化聚芳醚腈的交聯(lián)反應機理、交聯(lián)結(jié)構(gòu)及薄膜的綜合性能進行系統(tǒng)研究,明確最佳的交聯(lián)型磺化聚芳醚腈的結(jié)構(gòu)、組成及性能。隨后,利用功能納米粒子特殊的質(zhì)子傳導性,在交聯(lián)型磺化聚芳醚腈高分子中引入功能粒子制備復合質(zhì)子交換膜,并對功能納米粒子與聚芳醚... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

SPEN和CSPEN不同溫度下的溶脹率

及其成膜后的微觀結(jié)構(gòu)[69-71]。賦予全氟磺酸膜諸多優(yōu)點的原因如下：1）由于主鏈上碳氟鍵鍵能較高，而且氟原子半徑（0.064 nm）相比氫原大，碳鏈被氟原子團團圍住，形成一層穩(wěn)定的氟化保護層，使穩(wěn)定性差固定有質(zhì)子傳遞基團磺酸根的側(cè)鏈在電池應用時免受電池運行時產(chǎn)生的質(zhì)（如自由基）的進攻[59, 72-74]。2）由于氟原子電負性很大，使得 -CF3基團成為強吸電子基團，可以很提高側(cè)鏈上 -SO3H 的解離能力，促使聚合物膜的酸性基團在極低含水量即可充分解離，從而提高了全氟磺酸質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳導率。3）超疏水的聚四氟乙烯主鏈和超親水的磺酸基側(cè)鏈之間強烈的親疏水性于促進形成明顯的相分離結(jié)構(gòu)。聚四氟乙烯主鏈具有一定的結(jié)晶性，易裝形成疏水區(qū)，同時帶有磺酸基團的支鏈與周圍的水分子聚集形成納米合離子簇分布在由主鏈構(gòu)成的有機疏水相中[75-77]。在濕潤的情況下，離將會形成約 1 nm 的親水通道從而相互連接，作為質(zhì)子傳輸?shù)耐ǖ溃龠^膜內(nèi)疏水的高能壘區(qū)，提高質(zhì)子傳導率[78]。

11圖 1-5 1,4,5,8-萘四甲酸二酐聚合得到的六元環(huán)磺化聚酰亞胺結(jié)構(gòu)匯總磺化聚醚砜醚砜是一種高性能的熱塑性聚合物材料，主鏈包含醚鍵和砜基，此類優(yōu)異的綜合性能。因此，近年來越來越多的研究投入到此類聚合物材料用中�；腔勖秧坎粌H繼承了聚醚砜良好的耐熱性與機械性能，而且引入能夠賦予其較高的質(zhì)子電導率�；腔勖秧康暮铣煞椒òê蠡腔酆徒又Φ确椒╗108-110]。中接枝法是在聚醚砜的側(cè)鏈引入磺酸基團，如圖 1-6 所示。由于親水性團遠離疏水性聚合物主鏈，因此結(jié)構(gòu)上有助于形成明顯的相分離，促使在濕態(tài)下具有良好的質(zhì)子導電性和尺寸穩(wěn)定性[111-114]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]耐高溫磺化聚苯并咪唑的合成與表征[J]. 卿勝波,黃衛(wèi),顏德岳.  高等學校化學學報. 2005(11)

碩士論文
[1]含腈基類苯并噁嗪樹脂單體、復合材料的性能研究[D]. 曹國萍.電子科技大學 2008



本文編號：3276525