新型交聯(lián)磺化聚苯乙烯質(zhì)子交換膜的制備與研究.pdf

1、本文用兩種不同的方法制備出了交聯(lián)的膜,PPMA交聯(lián)方法對(duì)磺化聚苯乙烯進(jìn)行了交聯(lián),制備了新型質(zhì)子交換膜燃料電池用交聯(lián)磺化聚苯乙烯質(zhì)子交換膜。并用熱交聯(lián)方法制備出了SPS75/PVA交聯(lián)膜。對(duì)兩種交聯(lián)膜的膜的交聯(lián)密度、IEC、含水率、溶脹度和電導(dǎo)率等性能進(jìn)行了表征。探討了一些原本有很好導(dǎo)電性能但由于尺寸穩(wěn)定性能較差的磺化聚芳烴材料實(shí)際應(yīng)用的可能性。 ⑴以聚苯乙烯為模型聚合物,乙?；撬狨榛腔噭┲频昧瞬煌腔鹊幕腔郾揭蚁?由FT

2、IR光譜和1H-NMR譜圖證實(shí)磺酸基團(tuán)已接在了PS主鏈上。由酸堿滴定法和1H-NMR譜圖確定了磺化度和IEC值。制備的磺化聚苯乙烯的磺化度在15.1％-76.3％之間,IEC值為1.30～4.62meq/g。TGA圖表明磺酸基團(tuán)在200℃左右開(kāi)始降解,聚合物主鏈在375℃開(kāi)始降解。 ⑵成功的用PPMA對(duì)磺化聚苯乙烯進(jìn)行了交聯(lián),制備出了一系列不同交聯(lián)密度的交聯(lián)磺化聚苯乙烯膜。用三種不同的方法證明了交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生,并測(cè)定了膜的交聯(lián)密

3、度,接觸角,IEC,含水率,溶脹度,TGA和電導(dǎo)率性能。交聯(lián)很好的控制了高磺化度膜的含水率和溶脹度,在保持足夠的含水率的同時(shí)增大了SPS膜的尺寸穩(wěn)定性。同時(shí)交聯(lián)改善了SPS膜的熱穩(wěn)定性,使得SPS膜的開(kāi)始降解溫度從200℃提高到300℃。交聯(lián)前的質(zhì)子交換膜由于高度溶脹甚至溶解,使得導(dǎo)電率已不可測(cè)量。而交聯(lián)后的膜則仍可以保持良好的形態(tài),并具有高的室溫電導(dǎo)率(3.3～6.1×10-2S/cm)。 ⑶用熱交聯(lián)的方法制備出了不同交聯(lián)密度

4、的SPS75/PVA交聯(lián)膜。對(duì)比交聯(lián)前后膜的溶解性和IEC的變化證實(shí)了交聯(lián)的發(fā)生,同時(shí)計(jì)算出相關(guān)交聯(lián)密度。對(duì)交聯(lián)膜的相關(guān)性能進(jìn)行了表征。交聯(lián)后SPS75/PVA膜的IEC值略有降低。但I(xiàn)EC值減小幅度不大。交聯(lián)使得SPS75/PVA膜的含水率得到了極大的控制,但仍高于質(zhì)子交換膜在使用時(shí)所需的最低含水率。隨著SPS75含量的增大(從10％增加到40％),SPS75/PVA膜的含水率不斷增大。交聯(lián)大大降低了SPS75/PVA膜的溶脹度。但相