光敏性嵌段磺化聚芳醚砜質(zhì)子交換膜的制備與性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池作為一種高效環(huán)保的新能源技術(shù)得到國(guó)內(nèi)外科學(xué)研究領(lǐng)域和生產(chǎn)制造行業(yè)的青睞。嵌段型質(zhì)子交換膜材料中易形成明顯微相分離結(jié)構(gòu)而形成相互貫穿的離子通道,從而有利于質(zhì)子在膜中的傳導(dǎo);但高磺化度聚合物的尺寸穩(wěn)定性、抗氧化水解穩(wěn)定性及機(jī)械性能較差,交聯(lián)可以彌補(bǔ)這些不足。因此合成具有光交聯(lián)特性的光敏性嵌段磺化質(zhì)子交換膜材料是一種行之有效的方法。
　　本文采用30％發(fā)煙硫酸磺化4,4’-二氟二苯砜(DFDPS)制得磺化4,4’-二氟

2、二苯砜(SDFDPS)。利用超聲輻射技術(shù),以HCl(g)作為催化劑,合成了4,4’-對(duì)二羥基查爾酮(4DHC)單體。單體結(jié)構(gòu)通過FT-IR、1H-NMR進(jìn)行表征。
　　采用4,4’-二羥基查爾酮、二氟二苯砜為單體合成疏水段并采用全氟聯(lián)苯作為封端劑封端;采用聯(lián)苯二酚和磺化二氟二苯砜合成親水段;再通過鏈段間的偶聯(lián)反應(yīng)制得IEC值為1.6-1.9meq/g的多嵌段磺化聚芳醚砜聚合物(SPAES11-11,SPAES15-11,SPAES

3、18-11)。聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)通過1H-NMR和FT-IR確認(rèn),采用粘度法測(cè)試聚合物的分子量,聚合物的特性粘度為1.2-2.8。
　　合成得到的光敏性嵌段聚芳醚砜具有良好的溶解性和光敏性,未交聯(lián)的聚合物可溶于DMAC、NMP、DMSO和DMF等溶劑中,光交聯(lián)后不溶于任何有機(jī)溶劑當(dāng)中;在330nm處有最大吸收峰,隨著UV光的照射最大吸收峰逐漸降低,在常溫UV光照射15min后交聯(lián)度可達(dá)60%。SPAES系列聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性,

4、磺酸基團(tuán)的分解溫度在220℃以上,主鏈的降解溫度在420℃左右,而交聯(lián)之后SPAES11-11和SPAES15-11的磺酸基團(tuán)的分解溫度分別提高了110℃和50℃。
　　通過偏光顯微鏡對(duì)SPAES15-11聚合物在不同溶劑中的形貌的觀測(cè),選擇DMAC為最佳制膜溶劑;采用溶液澆鑄法制備質(zhì)子交換膜,并常溫溶脹狀態(tài)下,UV光照射15min制得交聯(lián)質(zhì)子交換膜。測(cè)試了交聯(lián)前后質(zhì)子交換膜的吸水率、溶脹率、離子交換容量(IEC)、水合常數(shù)、氧化