改性聚偏氟乙烯接枝共混聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸膜的研制

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1、内蒙古科技大学硕士学位论文摘要电化学气体传感器由于具有检测气体种类多、浓度范围宽、体积小、价格低、测量精度高等优点，在环境监测与安全生产等领域中得到广泛应用。但这类传感器也存在着一定的问题，即使用寿命较短。为了解决这个问题，同时也为适应一些特殊行业对气体传感器性能的要求，人们将研究重点集中到新型固体电解质的研究开仆、发，希望能延长传感器的使用寿命并实现其微型化。目前，使用最广的是Nation膜，但是由于其电导率受环境湿度影响大，不易保水而致使传感器的性能不稳定，加之Nation膜的成本高，限制了这种传感器在实际中的应用

2、。因此，解决聚合物固体电解质的保水性问题，以及使用性能优良、价格便宜的Nation膜的替代膜成为全固态气体传感器的难点技术之一。本文以具有优良物理化学性质的聚偏氟乙烯(PVDF)为基底，采用向PVDF中掺杂原硅酸钠，接枝共混具有强酸性、高热稳定性、强质子导电性与化学稳定性的2．丙烯酰胺基．2．甲基丙磺酸(舢v皿S)的方法，制备一种新型的固体聚合物电解质：改性聚偏氟乙烯接枝共混聚2．丙烯酰胺基．2．甲基丙磺酸膜(PVDF．g．PAMPS膜)，用于提高质子交换膜的保水性和导电性。通过研究溶剂量、引发剂量、烘膜条件等制膜参数

3、对膜性能的影响，优化性能优良聚合物膜的制备条件为：N．甲基吡咯烷酮的量固定在20ml左右(即O．209PVDF／mlNMP)：过硫酸铵浓度为0．49／100ml；烘干温度800C，保温时间4小时。用红外光谱分析法、热重分析法、扫描电镜等分析PVDF．g．PAMPS膜结构及形貌特征，结果表明复合膜表面平整、结构致密；AMPS己接枝到膜上，AMPS中的磺酸根均匀分布在整个膜内。制备的PVDF．g．PAMPS膜保水性和电导率均高于Nafionl17，膜的机械性能良好，从制膜成本、膜的导电性、膜的机械性能和膜的保水性等均具有优

4、良的性能。关键词：电化学气体传感器；质子导体；聚偏氟乙烯(PⅦD；2-丙烯酰胺基-2一甲基丙磺酸内蒙古科技大学硕士学位论文AbstractElectrochemicalgassensorhasa、析deapplicationinthefieldofenvironmentalmonitoringandsafetyproductionduetoitssmallvolume，lowpriceandhighaccuracy．Butthiskindofsensorshasashortlifeinpracticaluse．Toso

5、lvethisproblemandatthesametime，tosatisfytherequirementofsmallersensor'svolumeinsomespecialfields，scienceresearcherspaytheirattentiononthesolidelectrolytes．Recently,Nationmembranehasbeenusedaselectrolyteingassensor．However,itsconductivityisinfluencedbyrelativehum

6、idity㈣largely，whichresultsinunstablepwpenyinsensor．Inaddition,thecostofNationishigh,whichhasbeenobstaclesforcommercializationofgassensor．So，themaingoalofthepresentworkwastosolvetheproblemofmembranewaterretentionorfindaltermativemembraneswithgoodpropertitesandche

7、appriceinsteadofNationmembrane．Inthisthesis，weusedpoly(vinylidenefluoride)(PVDF)withexcellentphysicalandchemicalpropertiesasfoundationmaterial，dopiI培plainsodiumsilicate，gmfUngandblending2-acrylamido-2--methylpropanesulfonicacid,whichhasstronge--acid,highheatstab

8、ility,highconductivityandchemicalstability．AndanewsolidelectrolyteeaUedmodifiedpoly(vinylidenefluoride)graeeatontoablendedpoly(2一acrylamido-2一methylpropanesulfonicaci