TMAH改性PVDF一步接枝PSBMA质子交换膜的制备与性能.pdf

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1、物理化学学~(WutiHuaxueXuebaoOctoberActa．一Chim．Sin．2015，31(10)，1905—1913l905【Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201508261www．whxb．pku．edu．caTMAH改性PVDF一步接枝PSBMA质子交换膜的制备与性能张嘉汉’郭贵宝安胜利，‘郝燕’张董’闫凯波’(内蒙古科技大学化学与化工学院，包头014010；内蒙古科技大学材料与冶金学院，包头014010)摘要：使用四甲基氢氧化铵(TMAH)液相改性聚偏氟乙烯(PVDF)，以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂，一步

2、将磺酸基甲基丙烯酸甲i~(SBMA)接枝到改性的PVDFJ~，制备了聚偏氟乙烯接枝聚磺酸基甲基丙烯酸甲酯(PVDF—g．PSBMA)质子交换膜．利用傅里叶变换红#F-(FTIR)光谱和扫描电镜．X射线能谱(SEM．EDX)分析了膜的结构、形貌及硫元素分布情况．同时研究了不同质量分数的TMAH甲醇溶液对PVDF．g—PSBMA膜电导率和甲醇渗透率的影响．结果表明，TMAH使PVDF脱去HF产生碳碳双键且SBMA成功接枝到改性的PVDF骨架上，硫元素在膜内外分布均匀：PVDF．g．PSBMA膜的电导率和甲醇渗透率随TMAH在甲醇中质量分数的增多而增大，TMAH

3、质量分数为20％的膜的质子电导率在2O。C下达到0．0892S·cm_。，常温下的甲醇渗透率为4．04X10cm·s一。：热重分析(TGA)表明，膜的热稳定性良好，耐热温度高达270。C．该膜作为电解质材料的直接甲醇燃料电池(DMFC)的最大功率密度达到17．06mW·cm～．关键词：质子交换膜：聚偏氟乙烯：液相改性；四甲基氢氧化铵：磺酸基甲基丙烯酸甲酯中图分类号：0646SynthesisandPropertiesofProtonExchangeMembranesviaSingle·StepGraftingPSBMAontoPVDFModifiedbyT

4、MAHZHANGJia．Han’GUOGui—Bao’·ANSheng—Li’HAOYan’ZHANGDong’YANKai．Bo’(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology，Baotou014010,P．R．China；SchoolofMaterialandMetallurgy,InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology，Baotou014010,P．R．China)Abstra

5、ct：PoIy(Vinylidenefluoride)一graft-poly(sulfobetainemethacrylate)(PVDF-g-PSBMA)protonexchangemembranesweresynthesizedviasingle—stepgraftingsulfoIbetainemethacrylate(SBMA)ontoPVDF．BenzoylperoxidefBPO)wastheinitiator，andthePVDFwasinitiallymodifiedbytetramethylammoniumhydroxide(TMAH)i

6、ntheliquidphase．MicrostructuremorphoIogiesandsulfurdistributionsinthemembranewerecharacterizedbyFouriertransforminfrared(FTIR)spectroscopyandscanningelectronmicroscopy，energydispersiveX-rayspectroscopy(SEM-EDX)，respectively．ThePVDF~rmedC=Cdoublebondsfollowingde—hydrofiuorinationby

7、TMAH．SBMAwasgraRedontothemodifiedPVDFbackbones，formingahomogeneoussulfurdistributiOnintheinteriorandexteriorofthemembrane．ProtoncOnductivitiesandmethanolpermeabilitiesofPVDF-g-PSBMAmembranesincreasedwiththeincreasingoftheTMAHmassfractioninmethano1．Whenthemassfractionwas20％．theprot

8、onconductivityofthemembranewas0．0