新型磺化聚醚砚类质子交换膜的制备和性能研究

《新型磺化聚醚砚类质子交换膜的制备和性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士论文新型磺化聚醚砜类质子交换膜的制备和性能研究摘要本论文主要制备了复合型和嵌段型的新型磺化聚砜(SPAES)类质子交换膜，研究了磺酸盐形式以及双酚结构对SPAES类质子交换膜的性能影响，并详细考察了膜的吸水率、尺寸变化、电导率等性能。通过4，47一二氟．3，37一二磺酸二苯砜二钠盐(SDFDPS)、4，47．二氟二苯砜(DFDPS)与4'4’．联苯二酚(BP)缩聚反应制备了磺酸钠盐形式(N型)的SPAES，N型SPAES经过质子交换及三乙胺中和后，得到了三乙胺盐形式(T型)的SPAES。利用具有不同磺化度的N型SPAES和T型SPAES，分别制备了N型和T型复合膜。在IEC相似的条

2、件下，与N型膜相比，T型复合膜的透明性、尺寸稳定性较好，在高湿度条件下电导率较高，这说明T型的聚合物相容性更好。在IEC值相似的情况下，两类复合膜的吸水率要低于相对应的非复合膜，而尺寸变化没有明显的区别。利用SDFDPS、DFDPS与六氟双酚A(HFBPA)的缩聚反应，制各了具有HFBPA结构的无规共聚型聚合物(HSPAES—r)和嵌段型聚合物(HSPAES．b)。这些聚合物显示了很好的成膜性。在相同IEC条件下，HSPAES．r的吸水率和纵向尺寸变化均小于HSPAES—b，但后者显示了更高的电导率。例如，在600C的纯水中，HSPAES—r(5／5)的电导率为160mS／cm，而相应

3、的HSPAES．b(5／5)．10的电导率为204mS／era。通过改变双酚结构合成了不同结构的聚合物，并对不同结构的SPAES膜进行了性能比较。在相似IEC值情况下，4’47．(9一芴)二苯酚(BHPF)结构的FSPAES膜尺寸稳定性最好，但电导率偏低，而4，4’．联苯二酚(BP)结构的BSPAES膜电导率较大，磺化度为40％的质子交换膜在纯水中的电导率达到了122mS／cm。通过SDFDPS、DFDPS与BP和BHPF的缩聚反应，制备了同时具有BHPF和BP结构的无规共聚型聚合物膜(FSPAES．r)和嵌段共聚型聚合物(FSPAES-b)。结果表明，这两类膜的在尺寸稳定性、电导率均

4、比只含有单一双酚结构的SPAES膜有明显的提高，在600C的纯水中，FSPAES．r(5／5)电导率为154mS／cm，高于相同条件下的Nation膜(142mS／cm)。在相同IEC条件下，与FSPAES．r相比，FSPAES．b膜在具有类似的吸水率和尺寸变化，但显示了更高的电导率。关键词：质子交换膜，磺化聚醚砜，复合膜，嵌段聚合物，质子电导率Abstract硕士论文AseriesofnoveIblendandmultiblockprotonexchangemembranesderivedfromsulfonatedpoly(aryleneether)ssulfones(SPAES)

5、wereprepared．T}leeffectsoftheformofsulfonatesanddifferentbiphenolsonthepropertiesoftheresultingmembranes，suchaswateruptake，dimensionalchangeandprotonconductivity,wereinvestigatedindetails．TheSPAEScopolymersinsodiumsaltform斛一type)weredirectlycopolymerizedfrom3，Y-disulfonate-4，4'-difluorodiphenyls

6、ulfone(SDFDPS)，4,4'-difluorodiphenylsulfone(DFDPS)and4,4'-biphenol(BP)．Afterprotonexchangeandneutralizationbytriethylamine，N-typeSPAEScopolymerswereconvenedintotriethylaiminesaltform(T·type)．N-typeandT—typeblendSPAESmembraneswithdifferentsulfonationdegreeswerepreparedfromcorrespondingN—typeandT-

7、typeSPAEScopolymers，respectively．ComparingwithN—typeblendmembranes，theT-typeonesshowedbettertransparencyanddimensionalstability,aswellashigherconductivityatsimilarIEClevel，indicatingthebettermiscibility．AtthesimilarIEClevel，