新型聚膦腈膜的制備、表征及其堿性燃料電池性能研究.pdf

1、本文選取聚對(duì)甲基苯氧基膦腈為基本骨架，通過(guò)NBS溴代、季鏻化、堿化步驟，合成了支鏈末端負(fù)載季鏻陽(yáng)離子的新型聚膦腈堿性膜;利用聚乙二醇200的親水性，本文還制備了堿化聚對(duì)甲基苯氧基膦腈和聚乙二醇200交聯(lián)膜以及堿化聚對(duì)甲基苯氧基膦腈和聚乙二醇200共混膜。對(duì)合成的每一步中間產(chǎn)物都進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，對(duì)制備的堿性膜進(jìn)行燃料電池膜的各方面性能測(cè)試。
　　 1、優(yōu)化了用溶液聚合法合成聚二氯磷腈高分子的反應(yīng)工藝，并制備了相應(yīng)的聚對(duì)甲基苯氧基膦

2、腈。聚合反應(yīng)的最佳條件為:聚合溫度210℃，聚合時(shí)間60min，此聚合條件下得到的聚二氯磷腈產(chǎn)量最高。用對(duì)甲酚鈉作為親核試劑與聚二氯磷腈反應(yīng)合成了聚對(duì)甲基苯氧基膦腈，分子量測(cè)試表明其分子量高達(dá)105數(shù)量級(jí)，可溶于四氫呋喃，370℃才開始降解，表明聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性;
　　 2、優(yōu)化了合成溴代聚對(duì)甲基苯氧基膦腈的反應(yīng)工藝。溴代反應(yīng)的最佳時(shí)間為2.5h，此條件下溴代的百分含量達(dá)到最高為85.23％。分子量測(cè)試表明溴代物的重均分

3、子量仍在105數(shù)量級(jí);熱重測(cè)試表明溴代聚合物在150℃時(shí)開始有碳溴鍵降解，其熱穩(wěn)定性不如聚對(duì)甲基苯氧基膦腈。
　　 3、將溴代聚對(duì)甲基苯氧基膦腈與三苯基膦反應(yīng)制備了相應(yīng)的季鏻化聚對(duì)甲基苯氧基膦腈，并用流延法制備了相應(yīng)的膜材料，再通過(guò)離子交換反應(yīng)得到堿化聚對(duì)甲基苯氧基膦腈膜。熱重實(shí)驗(yàn)表明堿性膜自210℃開始降解;拉伸實(shí)驗(yàn)表明20.511MPa應(yīng)力下，膜僅伸長(zhǎng)1.5％;溶解性實(shí)驗(yàn)表明膜不溶于一般有機(jī)溶劑如氯仿、N，N-二甲基甲酰胺、

4、四氫呋喃等溶劑;離子傳導(dǎo)率測(cè)試表明隨溫度升高堿性膜的離子傳導(dǎo)率增加，90℃時(shí)最高，達(dá)到3.3mScm-1;膜的離子交換能力達(dá)0.1876mmolg-1，吸水率為9.28％，溶脹率4.16％。
　　 4、制備了季鏻化聚對(duì)甲基苯氧基膦腈與聚乙二醇200共混膜，聚乙二醇200摻雜量為7％的共混膜綜合性能最好。離子傳導(dǎo)率為4.2mScm-1，離子交換能力為0.1903mmolg-1;210℃后開始降解;在應(yīng)力12.393MPa下，膜斷裂