磺化sebs质子交换膜制备、结构和性能的研究

《磺化sebs质子交换膜制备、结构和性能的研究》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、武汉理工大学硕士学位论文摘要本文围绕研究～种微相结构独特而且价格低廉的质子交换膜展开工作，制备了-,9新型的碳氢类嵌段聚合物质子交换膜——磺化聚苯乙烯一丁二烯／乙烯一苯乙烯三嵌段共聚物(S—SEBS)膜。对其制备工艺进行了研究和优化，用傅立叶变化红外光谱(FT．IR)、热分析(DSC／TG)和原子力显微镜(AFM)等手段对产物结构进行了表征，对性能和微结构之间的关系进行了较为详细的分析讨论，并对其微相结构模型进行了探讨。通过“预混法”对商业化的聚苯乙烯一丁二烯／乙烯一苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)

2、进行了磺化，利用浓溶液浇铸法成膜。对制备过程的研究表明：在磺化度较低的1情况下，磺酸基团接在苯环的对位，随着磺化度的提高，磺酸基团除了接在对位上，还有部分邻位取代的现象发生；磺化剂中乙酸酐与浓硫酸的摩尔比为1．5：1时，平均磺化效率达到了最高；反应溶剂中，DCE与环己烷的体积之比为8：1左右时，磺化度达到最高；随着磺化反应温度的升高，产物磺化度先缓慢增加，在50℃左右时达到最高；S-SEBS树脂只能在单一极性溶剂中发生溶胀或部分溶解，在l，2一二氯乙烷+异丙醇+甲苯以及1，2-二氯乙烷+异丙醇+环

3、己烷的混合溶剂中有较好成膜性能；随着热处理温度的提高，膜的颜色会变深，在水中的溶胀率减小，55℃的热处理温度将是较佳点；对不同磺化度的S．SEBS膜进行性能和微结构的研究结果表明：S-SEBS中磺酸基团的热降解温度开始于130。C，经过较高温度(75℃)热处理的S-SEBS膜，其热稳定性有所下降；S-SEBS膜在室温下的面积溶胀率随磺化度的增加而增加，在磺化度为20％左右存在一个增长减缓的拐点，磺化度大于50％左右的膜，在室温下几乎都要溶于水；电导率和含水率与磺化度的关系是非线性的，在磺化度约为1

4、5％时，均展现了渗流的开始，在磺化度大于30％时，增长减缓，最高电导率达到了O．05S·cm～；水合系数在磺化度为23％处出现了最大值(约为90)；AFM分析表明S-SEBS中的Ps嵌段明显呈规则有序的平行条状排列，其宽度为20～30Rrn，并且在有些地方相互穿切；对微相结构模型的分析表明，S-SEBS在较小水相体积(中lc)的条件下就能达到渗流，在较小的剩余体积(o1一中，。)条件下，质子传导能力相对于无规离聚物(Nation等)来说有较大提高程度。关键词：质子交换膜，磺化苯乙烯一丁二烯／乙烯一

5、苯乙烯嵌段共聚物膜，制备，性能，微相结构武汉理工大学硕士学位论文AbstractnleworkiIlthisthesiswasfocusedinobtainingakindofprolonexchangemembranewithuniquemicrostmctureandlowprice．Anovelhydrocarbonblockcopolymermelilbianes,sulfonatedstyrendethylene-butylenes／styrenetriblockcopolymer(S-

6、SEBS)membrane，waspreparedbythemethodofpremLxandsolutioncasting．111esynthesisprocesswasstudiedandoptimized,甜1dthemicrostmcmresofproductswerecharacterizedbyFr-IR,DSCandAFMeIc．Therelationshipbetweerlperforceandmicrosmmurewasinvestigatedindetail．Itsmicros

7、tructuremodelwasdiscussedasweU．111eresultsshowedthatpolystyreneblockissulfonatedparet0thealkvlmoietywhenthe“fonationdegreeofproductswasnotveryl】j出however,mlfonicacidgroupswouldmbNtuteorthopositionsbesidesparaIX)siftoilswiththe如船increaseofthesulfonafio

8、ndegree．nesulfonationreactionefficiencywoddreachapeakwhenthemolerateofaceticanhydrideandconcentratedsul丘lricacidwas1．5．．nleatlfonaliondegreeofproductswollldbehigherasthevolumerateof1,2-dichloroethaneandcyclohexmewas8．Andwhenthetemperatureofafl