基于乌尔曼偶联反应制备的密集季铵化型全钒液流电池阴离子交换膜

离子传导率和选择性是全钒液流电池隔膜的两项核心性能指标.本文基于乌尔曼偶联反应设计合成含八苯甲基的双酚单体,然后依次将其聚合、溴甲基化、季铵化制得一系列密集季铵化型阴离子交换膜(QA-OMPFEKs).产物QA-OMPFEK-20 (离子交换容量IEC=1.66 mmolg^-1)的室温SO42-传导率为9.62 mS...     

全钒液流电池用磺化聚芴醚酮质子交换膜的制备及性能

质子交换膜(PEM)作为全钒液流电池(VRFB)的核心组件之一,应当解决成本高昂、合成过程复杂等问题,并具备高质子传导率、低钒离子渗透率、高机械强度和优异化学稳定性等关键性能。本文基于四甲基双酚芴单体通过缩聚反应合成了一系列聚芴醚酮化合物PFEKs,再利用溴代反应将苯甲基功能化为溴甲基,接着通过4-羟基苯磺酸钠的SN₂亲核取代制得了一系列不同离子交换容量的磺化聚芴醚酮聚合物(SPFEKs)。通过溶液浇铸法成膜并酸化,得到一系列新型低成本PEMs。该合成路线的原料来源广泛,价格低廉,不涉及危险的磺化反应,易于工业放大。所得膜都具有良好的机械性能和氧化稳定性,其中SPFEK-40膜具有较高的质子传导率及离子选择性、较低的钒离子渗透率及面电阻,综合性能优异。以SPFEK-40膜组装的VRFB在电流密度为80 mA/cm₂^{时的能量效率}(EE)为88.2%,高于以Nafion 212膜组装的VRFB的84.8%。此外,以SPFEK-40膜组装的VRFB在30次循环后放电容量仅衰减至84.3%,远高于以Nafion 212膜组装的VRFB的66.1%。     

聚芴醚酮超疏水喷涂纸及其性能

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)和纳米SiO2掺杂聚芴醚酮(PFEK),采用溶液喷涂法在纸张表面构筑了耐用的超疏水涂层.考察了PDMS和SiO2用量(以PFEK和N-甲基吡咯烷酮的质量为基准,下同)对纸张水接触角的影响.结果表明,当PDMS和SiO2用量均为2％时,纸张表面的水接触角达到最大值170?,滚动角最小值为1?,聚合物将SiO2固定在纸张纤维上,使其表面呈现微纳米粗糙结构.超疏水性源于这种疏水粗糙表面下积蓄的空气对液滴浸润的抑制.制得的PFEK/PDMS/SiO2喷涂纸经过40个摩擦周期或12次对折测试后,其水接触角仍达到150°以上,能够维持超疏水性能,并具有较好的机械稳定性.拉伸测试表明,涂层将普通纸张的拉伸强度从10.1 MPa增强到37.8 MPa,在水中浸泡15 min后,该喷涂纸的拉伸强度为25 MPa,仍具有较好的力学性能.另外,PFEK/PDMS/SiO2喷涂纸能够抵抗黏稠泥土的污染,表现良好的自清洁性能.     

含氟聚芳醚酮超疏水涂层及其性能

使用由双酚AF和4,4-二氟二苯甲酮缩聚而得的含氟聚芳醚酮(FPAEK)为树脂基体,以疏水气相SiO₂和碳纳米管(CNT)为无机掺杂纳米粒子,采用一步喷涂法在铝板表面制备了一种SiO₂-CNT/FPAEK超疏水涂层。研究发现,当SiO₂和CNT掺杂量都为1wt%时,所得涂层的超疏水性能最好,其水接触角W_CA可达到167°,滚动角S_A为3°。该涂层的玻璃转化温度和初始分解温度分别达到170℃和480℃,热稳定性优异。将该涂层分别在pH=1的HCl溶液、pH=13的NaOH溶液和质量分数为3.5wt%的NaCl溶液中浸泡13天,W_CA都维持在150°以上,说明具有较好的化学稳定性。经过80个摩擦循环测试后,该涂层的W_CA还维持在151°,说明具有较好的机械稳定性。电化学测试表明,该涂层可以将马口铁的腐蚀电压E_corr从?0.538 V提高到?0.112 V,而腐蚀电流J_corr从2.105×10?5 A下降到1.94×10?7 A,说明具有优异的防腐蚀性能。此外,将基底换成常见的铁板、水泥板、玻璃板和聚乙烯塑料板,同样获得了超疏水涂层。涂层表面的污染物可以被自由滚落的水珠轻易带走,表明涂层具有良好的自清洁性能。可见,所得SiO₂-CNT/FPAEK超疏水涂层具有广阔的应用前景。      

全钒液流电池离子交换膜的研究进展

液流电池离子交换膜的主要作用是物理分隔正负极电解液同时又允许载电荷的离子的通过以实现完整的电流回路。全钒液流电池的电解液具有强的氧化性,且易于渗透而引起电池容量的降低,决定了其离子交换膜应具有独特的结构与性能。文中对近年来用于全钒液流电池的离子交换膜做了比较全面的归纳与分析,并对质子传导机理与膜的基本性能指标进行了阐述。     

含氟聚（甲基）丙烯酸酯乳液的研究进展

含氟聚(甲基)丙烯酸酯乳液具有合成简便和性能易调等优点,所得涂膜表面能低、耐污性能好、化学稳定性优异,因而在水性氟碳涂料领域受到广泛关注。含氟聚(甲基)丙烯酸酯单体的化学组成对乳液和涂膜性能影响很大。该文分类总结了含氟核心单体包括含氟烷基(甲基)丙烯酸酯、含氟杂原子(甲基)丙烯酸酯、含氟芳香(甲基)丙烯酸酯、含氟(甲基)丙烯酰胺和含氟磺酰胺(甲基)丙烯酸酯等的结构与乳液和涂膜性能的关系,然后对含氟聚(甲基)丙烯酸酯单体和乳液的合成方法进行归纳,最后简要介绍含氟聚(甲基)丙烯酸酯乳液的应用,并对乳液研究存在的问题和未来的发展方向进行展望。