以外型-1,4,4a,9,9a,10-六氫-9,10（1′,2′）-橋苯亞基-1,4-橋亞甲基蒽（HBMN）和5-正己基-2-降冰片烯（HN）為單體,通過開環(huán)易位聚合、氫化、季胺化等系列反應(yīng),制備了9種陰離子交換膜（AEM）。通過核磁共振氫譜儀對聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,并計算出聚合物的氯甲基化程度和離子交換容量,研究了陰離子交換膜的電導(dǎo)率、吸水率、溶脹率及力學(xué)性能隨離子交換容量的變化規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)HBMN與HN摩爾比為65∶35時,制備的陰離子交換膜（Cl-H-HMHN-b-30）具有最優(yōu)的綜合性能,其離子交換容量為2.16mmol/g;20℃時陰離子交換膜的電導(dǎo)率、吸水率和溶脹率分別為20.6mS/cm、34.1%和3.20%;80℃時,陰離子交換膜的電導(dǎo)率和吸水率分別為85.4mS/cm和55.8%。 

【文章來源】：化工新型材料. 2020,48(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

聚合物Cl-H-HMHN樣品的TG曲線圖

圖3為20℃時AEM吸水率隨IEC變化的曲線圖。從圖可以看出，IEC<0.9時，AEM的吸水率表現(xiàn)為Cl-H-HMHN-a>Cl-H-HMHN-b>Cl-H-HMHN-c，而且Cl-H-HMHN-b和Cl-H-HMHN-c的吸水率遠(yuǎn)小于Cl-H-HMHN-a。這是因?yàn)镃l-H-HMHN-b和Cl-H-HMHN-c中HN的摩爾比例大，分散在功能化的HBMN之間，打斷了親水基團(tuán)的連續(xù)性，使得吸水率相對較低。2.6 IEC對電導(dǎo)率的影響

圖4為20℃時AEM電導(dǎo)率隨IEC變化的曲線圖，AEM的吸水率和溶脹率等物理參數(shù)見表4。由圖4可以看出：IEC<1.1時，AEM電導(dǎo)率隨IEC變化的規(guī)律與吸水率的變化規(guī)律相似，表現(xiàn)為ClH-HMHN-a>Cl-H-HMHN-b>Cl-H-HMHN-c。結(jié)合圖4和表4可知，隨著吸水率的增大，電導(dǎo)率隨之增大，而Cl-H-HMHN-c中帶有疏水碳鏈的單體HN摩爾比例較高，親水基團(tuán)被分散開，所以即使在IEC很大時（IEC=1.33時），20℃時其電導(dǎo)率仍然較小，僅為17.4mS/cm。Cl-H-HMHN-a的IEC低于1.1，是因?yàn)榫酆衔镏蠬BMN摩爾比例高，分布比較密集，所以使得氯甲基化過程難以控制，當(dāng)氯甲基化程度過高時（>50%），反應(yīng)發(fā)生交聯(lián)現(xiàn)象，所以氯甲基化程度只能控制在50%以下，使得AEM電導(dǎo)率也受到限制。當(dāng)n(HBMN）∶n(HN)=65∶35時，在反應(yīng)溫度20℃條件下AEM具有較高的氯甲基化程度（87%）和高電導(dǎo)率（20.6mS/cm）。這是因?yàn)檫m量HN分散在HBMN之間，不僅有利于實(shí)現(xiàn)氯甲基化反應(yīng)的控制，得到較高的功能化程度，而且打斷了功能化基團(tuán)的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)了對吸水率和溶脹率的有效控制，從而提高了AEM的實(shí)用性。AEM的使用環(huán)境要求薄膜在尺寸上要有一定的穩(wěn)定性，從表4可知，AEM的溶脹率較低，說明其尺寸穩(wěn)定性較好。3 結(jié)論


本文編號：3493236