含氮雜環(huán)的磺化聚芳醚酮砜及其復(fù)合膜的制備與性能研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的科研人員開(kāi)始選擇操作方便、比功率高、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、工作溫度低、啟動(dòng)效果快的新型能源作為汽車(chē)，發(fā)電站等的首選能源，最能滿足新型能源條件的就是質(zhì)子交換膜燃料電池，然而質(zhì)子交換膜性能的好壞，直接影響燃料電池的使用壽命，故其對(duì)電池的使用性能起著至關(guān)重要的作用。目前市場(chǎng)上使用較為廣泛的具有優(yōu)異的質(zhì)子傳導(dǎo)率和良好的化學(xué)穩(wěn)定性的質(zhì)子交換膜是杜邦公司生產(chǎn)的全氟磺酸 Nafion膜，但其制作成本昂貴，阻醇性能較差以及在高溫條件下

2、質(zhì)子傳導(dǎo)率急劇下降的缺點(diǎn)制約了它更好的發(fā)展。因此，科研工作人員正在積極研究開(kāi)發(fā)綜合性能更好的質(zhì)子交換膜。
　　目前我們課題組使用最為廣泛的是磺化芳香族類(lèi)聚合物，如：磺化聚芳醚酮、磺化聚酰亞胺以及磺化聚芳醚砜等等。這類(lèi)聚合物以其良好的綜合性能（如機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性能、化學(xué)穩(wěn)定性能等特性）成為研究的基體，另外其合成工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，且其生產(chǎn)成本相對(duì)Nafion膜而言更是低廉，更適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
　　本論文首先利用縮聚反應(yīng)制備了

3、具有良好性能的磺化聚芳醚酮，為了引入N雜環(huán)，我們又制得了含 N雜環(huán)的離子液體，然后將其進(jìn)行復(fù)合，測(cè)試發(fā)現(xiàn)膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率明顯提高，因?yàn)閺腟EM照片中可以看出，SPEEK/IL復(fù)合膜形成了連續(xù)的質(zhì)子傳輸通道，并且通過(guò)F與磺酸基團(tuán)之間形成的氫鍵作用，使復(fù)合膜更加致密，機(jī)械性能有所提升，膜的甲醇滲透系數(shù)也降低了，另外復(fù)合膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率為0.109S cm-1。
　　由于摻入的離子液體在膜中混合不均勻，在使用中容易流失，所以依然以具有良好性

4、能的磺化聚芳醚酮為基體，在其主鏈上引入 N雜環(huán)，N雜環(huán)中的共軛結(jié)構(gòu)具有不飽和性和易與 H+結(jié)合的性質(zhì)，在傳輸過(guò)程中既可以同時(shí)充當(dāng)質(zhì)子的給體和受體來(lái)保證質(zhì)子的傳輸,而且硅原子的半徑大于碳原子的半徑，與碳原子相連時(shí)更易發(fā)生極化，從而具有更大的柔性，使聚合物更易于成膜。同樣通過(guò)縮聚的方法制備了主鏈含N雜環(huán)的磺化聚芳醚酮砜膜，經(jīng)過(guò)測(cè)試得到，該膜具有良好的熱穩(wěn)定，根據(jù)其制備過(guò)程我們推測(cè)，該膜的致密性增加了，相應(yīng)的阻醇效果較好，質(zhì)子傳導(dǎo)率提高，因?yàn)?/p>