多嵌段型磺化聚芳醚砚质子交换膜的制备及性能研究

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1、硕士论文多嵌段型磺化聚芳醚砜质子交换膜的制备及性能研究摘要成功制备了一系列新型的多嵌段型磺化聚芳醚砜聚合物(bS队ES)，并通过bSPAES与磺化聚酰亚胺(SPI)复合，制各了具有双磺化结构的复合膜。对它们的离子交换容量(IEC)，吸水率(WU)，尺寸变化，质子导电率(o)及水稳定性进行了详细的研究。在K2C03的存在下，通过溶液缩聚的方法合成了具有亲水／疏水链段的多嵌段型磺化聚芳醚砜共聚物(SN．bSPAES)。利用1HNMR对低聚体以及多嵌段聚合物的结构进行了验证。SIN．bSPAES膜都具有良好的高温水稳定，如mC

2、高达2．42meq／g的M(6／a)-b(12／8)膜在loooc水中放置24h后，仍表现了较高的机械强度。SN-bSPAES膜在水中的质子导电率都明显高于Nafionll2，M(4／6)-b(8／12_)在600C水中的质子导电率为0．208S／cm，是相同条件下Nafionl12(0．142S／cm)的约1．5倍。当IEC相似时，它们的质子导电率和吸水率受链段长度影响，随着链段长度的增加，质子导电率和吸水率也随着增加。合成了具有高磺W／低磺化链段的多嵌段型磺化聚芳醚砜共聚物(SS-bSPAES)。SEM谱图显示所有嵌

3、段膜的横断面没有出现明显相分离区域。SS-bSPAES膜都具有良好的水稳定性，尽管IEC达到了2．08meq／g，在100oC水中放置200h后，仍保持很好的力学性能。当相对湿度达到60％以上时，SS-bSPAES膜的质子导电率要明显高于Nafionll2膜。利用溶液浇注法成功制备了一系列的双磺化型SN-bSPAES／SPI复合膜。复合膜质地均匀，表面光滑平整。SEM谱图显示复合膜没有存在明显的相分离，表明两者具有很好的相溶性。由于SPI的引入，与纯的SN-bSPAES膜相比，复合膜的尺寸稳定性和高温水稳定性方面有了很大

4、的提高。关键词：质子交换膜，磺化聚芳醚砜，多嵌段共聚，。复合，尺寸稳定性，质子导电率Abstract硕士论文AseriesofnovelmultibloekSPAESweresuccessfullydeveloped．BlendmembranesfrombSPAESandSPlwel"eprepared．，11leirpropertiessuchasionexchangecapacity(IEC)，wateruptake(历叻，dimensionalchange,protonconductivity(o)aswell弱w

5、aterstabilitywereinvestigatedindetails．Hydrophilic／hydrophobicmultiblockSPAEScopolymers(SN-bSPAESs)weresynthesizedv／astep·growthpolymerizationinthepresenceofpotaSsiumcarbonate．Thestructuresofoligomersandmultiblockcopolymerswereconfirmedby1HNMRspectra．AllbSPAESmem

6、branesshowed900dwaterstability．Forexample,M(6／4)-b(12／8)(IEC=2．42meq／g)stillremainedgoodmechanicalpropertyafteragingtestinwaterat100oCfor24h．AllbSPAESsshowedhigherprotonconductivitiesthanthatofNation12inwater．neprotonconductivityofM(4／6)ob(8／12)inwaterat600cwas0．

7、208S／cm，whichWasabout1．5timestOthatofNation(0．142S／cm)．AtthesimilarIECvalue，theirprotonconductivityandwateruptakeweresignificantlyaffectedbytheblocklength，whichoandWUincreasedwiththeincreaseblocklength．Aseriesofhighsulfonateddegree／lowsulfonateddegreemultiblockco

8、polymer(SS-bSPAESs)weresuccessfullysynthesized．SEMmicrographsrevealedthatthereWasnoobviousphaseseparationoccurredinthemembrane．AlloftheSS-bSP：AESsmembranesshow