speekp4vp酸碱复合质子交换膜的性能研究

《speekp4vp酸碱复合质子交换膜的性能研究》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、SPEEK/P4VP酸碱复合质子交换膜的性能研究*荣倩，贺高红，顾爽，吴雪梅，胡正文（大连理工大学精细化工国家重点实验室;膜科学与技术研发中心，大连116012）摘要：本研究利用4-乙烯基吡啶(4-VP)碱性单体与磺化聚醚醚酮(SPEEK)共混，加入0.2wt%的偶氮二异丁腈(AIBN)做引发剂，通过热聚合的方法制备了SPEEK/P4VP酸碱复合膜。考察了不同P4VP含量对膜性能的影响，随着P4VP含量的增加，复合膜的吸水率降低，抑制溶胀能力增强，且温度越高，抑制能力表现越为明显，质子传导率和离子交换容量IE

2、C(IEC=meqSO3H/gdrymembrane)有所下降，但仍具有较好的质子传导能力，此外复合膜的阻醇性能也得到了进一步改善。关键词：质子交换膜；磺化聚醚醚酮（SPEEK）；4-乙烯基吡啶(4-VP)；酸碱复合StudiesonSulfonatedPolyetheretherKetone/Poly4-vinylepyridineacid-basecompositeprotonexchangemembranesRongQian，HeGaohong*，GuShuang，WuXuemei,HuZhengwen

3、(StateKeyLaboratoryofFineChemicals,R&DCenterofMembraneScienceandTechnology,DalianUniversityofTechnology,Dalian116012)Abstract:Sulfonatedpolyetheretherketone(SPEEK)/Poly4-vinylepyridine(P4VP)acid-basecompositemembraneswerepreparedbyheatpolymerizationof4-viny

4、lepyridinemixedwithSPEEKsolution.Theperformancesofthecompositemembraneswerestudied.ThestudiesshowedthatthewateruptakeandswellingrateofthecompositemembranesdecreasedupontheincorporationP4VP.Withincreasingofthetemperature,theswellingresistancewasbetter.Theion

5、exchangecapacity(IEC)andtheconductivityweredecreasedalittle.Themethanolresistanceofthecompositemembraneswereimproved.Keywords:protonexchangemembrane；sulfonatedpolyetheretherketone；4-vinylepyridine；acid-basecomposite第一作者简介：荣倩（1983-），女，辽宁省庄河市人，硕士研究生，主要从事燃料电池的

6、研究。*通讯联系人：贺高红，教授、博士生导师，电话0411-83074620，Email:hgaohong@dlut.edu.cn。直接甲醇燃料电池(DMFC)被认为是最适宜发展可移动电源的选择之一。目前DMFC广泛采用的质子交换膜是全氟磺酸膜(如Nafion膜)，尽管它具有较高的电导率、化学稳定性、热稳定性和机械稳[1]定性,但由于制备工艺复杂、价格昂贵,且存在严重的甲醇渗透等问题，因此开发阻醇性能好、价格低廉的新型质子交换膜,是当前DMFC研究热点之一。非氟聚芳醚酮类聚合物作为一种廉价的芳香型工程塑料，具

7、有优良的热性能、机械性能和[2]较好的阻醇性，磺化非氟聚芳醚酮类聚合物被认为是最有可能替代Nafion膜的新型材料之一。但这类磺化聚合物在较高磺化度和较高温度时，会发生严重溶胀、甚至溶解，从而大大降低了膜材料[3,4]的机械性能。目前有研究报道采用酸碱复合的方法来解决这一问题，酸性基团和碱性基团之间通过离子键的作用有效地提高了膜的机械强度和抗溶胀能力。[5-7]Kerres等人将一系列磺化聚合物（如磺化聚砜、磺化聚醚醚酮）与含有氨基的碱性聚合物共混制成酸碱复合膜。研究表明，所制备的膜不仅具有较高的质子传导率（

8、均在0.01S/cm以上），同时具有良好的阻醇性能和尺寸稳定性。本研究选取磺化聚醚醚酮作为离子传导聚合物，加入4-乙烯基吡啶碱性单体共混后通过热聚合的方法制备了新型的酸碱复合膜，并对复合膜的尺寸稳定性、电性能和甲醇渗透性进行了考察。1实验部分1.1药品和仪器PEEK（4000G）由得固赛（中国）有限公司友情提供；4-乙烯吡啶（4-VP），阿法埃莎（天津）化学有限公司；浓硫酸（95%-98%），偶氮二