磺化雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮酮質(zhì)子交換膜的研究.pdf

1、本論文是以磺化聚芳醚酮在質(zhì)子交換膜燃料電池中的應(yīng)用為研究背景，從分子設(shè)計(jì)角度合成了幾種不同結(jié)構(gòu)的磺化雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮酮(SPPEKKs)，并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行了研究，希望能夠得到一種新的性能較好的質(zhì)子交換膜材料。 采用發(fā)煙硫酸作為磺化試劑，通過親電取代反應(yīng)，分別在1,4-二(4-氯代苯甲?；?苯(BCBB)和1,4-二(4-氟代苯甲?；?苯(BFBB)上引入磺酸鈉基團(tuán)，成功合成了1,4-二(3-磺酸鈉基-4-氯代苯甲酰基)苯(SB

2、CBB)和1,4-二(3-磺酸鈉基-4-氟代苯甲?；?苯(SBFBB)兩種磺化單體，利用FT-IR和1H-NMR對(duì)磺化單體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。 通過親核縮聚反應(yīng)，調(diào)節(jié)SBCBB(SBFBB)與BFBB(BCBB)的比例與4-(4-羥基苯基)-2,3-二氮雜萘-1-酮(DHPZ)聚合，合成了不同磺化度的磺化聚芳醚酮酮(SPPEKK、SPPEKK-F)；不同比例的SBFBB和BFBB與含二甲基雙酚單體(DMDHPZ)進(jìn)行聚合，得到了不同

3、磺化度的高分子量含二甲基磺化雜萘聯(lián)苯聚醚酮酮(SPPEKK-D);不同比例的SBFBB和DFBN與DMDHPZ進(jìn)行聚合，得到了不同磺化度的高分子量磺化雜萘聯(lián)苯聚醚腈酮酮(SPPENKK)。利用FT-IR和1H-NMR對(duì)所合成的磺化雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮酮結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征?；腔s萘聯(lián)苯聚芳醚酮酮都溶于NMP、DMSO和DMAC等極性非質(zhì)子性溶劑。 利用溶液澆鑄法制備了磺化聚芳醚酮酮膜。所制備的磺化聚芳醚酮酮都具有好的機(jī)械性能，拉伸強(qiáng)度在4

4、6Mpa以上，楊氏模量在1.5Gpa以上。測(cè)試了膜的吸水率、溶脹率、耐氧化性、離子交換容量和質(zhì)子傳導(dǎo)率等性能。吸水率、溶脹率和質(zhì)子傳導(dǎo)率隨溫度和磺化度的增加而增加。耐氧化性隨磺化度的增加而降低。 對(duì)不同結(jié)構(gòu)磺化雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮酮的性能進(jìn)行了比較。所制備磺化聚芳醚酮酮均具有良好的熱穩(wěn)定性，5％的熱失重溫度分別在448℃(鹽型)和331℃(酸型)以上；由于甲基取代了酚氧原子鄰位的活潑氫原子，SPPEKK-D具有最好的氧化穩(wěn)定性。利用