磺化聚苯并咪唑及其制备方法

本发明提供了一种磺化聚苯并咪唑及其制备方法。以磺化萘二甲酸或其衍生物作为磺化单体，与二元酸或其衍生物以及3，4-二氨基苯甲酸、芳香族四元胺或其盐酸盐在多聚磷酸中进行溶液缩聚反应，可以制得磺化度可控、分子量高、热稳定性好的磺化聚苯并咪唑。这类磺化聚苯并咪唑可作为电渗析膜、超滤膜、离子交换膜或质子交换膜等膜材料，有着广阔的应用前景。     

磷酸掺杂bSPEEK-OPBI共混质子交换膜的制备及性能

为改善磷酸-聚苯并咪唑(PA-PBI)质子交换膜在燃料电池运行过程中磷酸浸出的问题以及进一步提高其质子传导率和机械强度,本文用高磺化度支链磺化聚醚醚酮(bSPEEK)与芳醚型聚苯并咪唑(OPBI)进行酸碱共混,利用流延法制备磷酸掺杂质子交换膜.结果 表明,共混膜中bSPEEK最佳含量为30％,共混膜的体积溶胀率降低26...     

聚苯并咪唑膜材料改性研究进展

介绍了聚苯并咪唑在质子交换膜燃料电池方面的应用,本文从共混改性,化学改性,磺化改性等几个方面介绍了改性聚苯并咪唑的研究状况和发展历程。     

含咪唑基磺化聚酰亚胺质子交换膜的结构与性能关系研究

将1,4,5,8-萘四羧酸二酐(NTDA)与4,4’-二(4-氨基苯氧基)联苯-3,3’二磺酸(BAPBDS)及3种共聚用二胺单体:2-(4-氨基苯基)-5-氨基-苯并咪唑(APABI)、1,3-二(4-氨基苯氧基)-5-(2-苯并咪唑基)苯(BAPBIB)及4,4’-二(4-氨基苯氧基)联苯(BAPB)在间甲酚中180℃进行无规共聚,分别制得了3种共聚物:主链含咪唑基磺化聚酰亚胺、含侧咪唑基磺化聚酰亚胺及不含咪唑基磺化聚酰亚胺。用溶液浇注法制得了具有良好机械性能的质子交换膜,测定了这些质子交换膜的离子交换容量、吸水率、质子导电率、水解稳定性和抗自由基氧化等性能,重点研究了含咪唑基二胺单体的化学结构对质子交换膜的抗自由基氧化性和水解稳定性的影响规律。     

芳杂环类聚合物质子交换膜的研究进展

对近10年来磺化聚酰亚胺和(磺化)聚苯并咪唑基膜的制备工艺、分子结构特征等方面的研究工作进行了较全面的综述,同时介绍了这两种芳杂环类聚合物膜在质子交换膜燃料电池中的应用前景.     

液晶杂环高聚物的合成

首次较详细地论述了聚苯撑苯并二噻唑或二咪唑（ＰＢＴ或ＰＢＯ或ＰＢＩ）、聚苯并噻唑或恶唑（ＡＢＰＰＢＴ或ＡＢＰＢＯ）、聚苯并二咪唑苯并菲绕啉二酮（ＰＱ）及其衍生物的合成方法和相应的特性粘数。     

水蒸汽诱导相分离法制备聚苯并咪唑多孔膜

以3,3′-二氨基联苯胺和4,4′-二羧基二苯醚为原料,通过亲核缩聚合成了分子主链上带有醚键结构且具备较好溶解性的聚苯并咪唑,通过核磁共振和红外光谱确定其化学结构.接着利用水蒸汽诱导相分离法制备了系列具有海绵状孔结构的多孔膜,用扫描电子显微镜观察其形貌结构.详细考察了溶剂种类、成膜时间、温度、湿度以及聚合物溶液浓度等因素对膜结构的影响.结果表明,在温度80℃、相对湿度60%时,以甲磺酸为溶剂可使聚苯并咪唑膜出现腔包状孔结构;以N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺为溶剂可使聚苯并咪唑膜出现海绵状孔结构;而二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮这两种溶剂不能使其出现多孔结构.以N,N-二甲基乙酰胺为溶剂时,聚苯并咪唑膜出现海绵状孔结构的成膜时间应不小于10min,成膜湿度应不小于50%,膜表面和断面孔径随着聚合物溶液浓度的增加而减小,底面也越来越致密.温度一定时,膜表面和断面孔径随着湿度的增加而减小;湿度一定时,膜表面和断面孔径随着温度的增加而减小.     

聚苯并咪唑在高温质子交换膜燃料电池中的应用研究进展

简要介绍了一类高性能聚合物—聚苯并咪唑的制备方法及其在高温质子交换膜燃料电池中的应用研究进展;阐述了磷酸掺杂聚苯并咪唑膜的质子传导机理,探讨了磷酸掺杂率对聚苯并咪唑膜的力学强度和质子导电率等性能的影响规律;并对今后磷酸掺杂聚苯并咪唑质子交换膜研究领域需要解决的关键问题进行了讨论.     

聚苯并咪唑树脂的合成与性能

聚苯并咪唑因其具有耐高温、耐腐蚀、阻燃、以及良好的力学性能、介电性能等多种优异性能而备受关注。我们合成了数种未见报道的新型聚苯并咪唑树脂,并用FT-IR、TGA、DSC进行了表征。在研究中我们对四胺合成路线进行了优化,改进了水解以及还原反应。实验以4,4’-二氨基联苯和邻硝基苯胺为原料合成了3,3’-二氨基联苯胺、3,3’,4,4’-四氨基二苯甲烷两种单体,通过两种单体与多种二元羧酸进行聚合制备了两个系列的聚苯并咪唑,在这些聚合物中我们选取了12种聚合物对它们的溶解性、耐热性进行了深入研究,多种数据显示这两类聚合物具有非常优异的热稳定性。     

新型质子交换膜材料及其改性方法研究进展

综述了燃料电池用各种质子交换膜(PEM)材料及其改性方法．PEM材料包括全氟磺酸型离子交换树脂、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚醚酮(PEEK)以及各种新型聚合物、嵌段共聚物等，而将这些材料制成PEM所采用的改性方法可分为磺化、酸基络合、杂化、共混、共聚、以及辐射接枝、等离子体等改性处理．还介绍了各种PEM材料的物性特点和PEM材料改性方法及其最新PEM研究报道．     

具有同分异构体的磺化聚酰亚胺质子交换膜对全钒液流电池性能影响

由于具有同分异构结构的聚合物在性能方面具有明显的差异，文中以1,4,5,8-萘四甲酸酐(NTDA)为二酐单体，3,3’-二氨基二苯砜和4,4’-二氨基二苯砜提供同分异构结构单元，4,4’-二氨基-2,2’-二磺酸基-联苯水合物(BDSA)为磺化二胺单体，制备了2种具有不同空间构型的磺化聚酰亚胺(SPI)，并将其作为质子交换膜(PEM)使用在全钒液流电池(VRFB)中。3,3’-二氨基二苯砜的螺旋结构可有效增强3-SPI化学结构的柔性，有助于分子链的缠结，使其具有优异的力学性能、尺寸稳定性和阻钒能力(8.08×10^-8cm²/min)。4-SPI构型的离子电导率(47.21 mS/cm)与Nafion 212膜(49.37 mS/cm)相似，但离子选择性(4.25×10⁵S·min/cm³)约是Nafion 212(1.08×10⁵S·min/cm³)的4倍。在单电池测试中，4-SPI仍表现出良好的综合性能，在160 mA/cm²电流密...     

共聚态聚苯胺的合成及性能

在不同的单体浓度和摩尔分率条件下，合成了聚苯胺-邻氨基苯甲酸、聚苯胺-邻甲氧基苯胺、聚苯胺-邻甲基苯胺和聚苯胺。用红外光谱表征了各聚合物的结构。对其溶解性、电致变色性进行了较详细的研究。结果表明：通过苯胺与带有极性或可溶性基团的苯胺衍生物共聚可有效提高聚苯胺的溶解性和可加工性，溶解性好的共聚态聚苯胺可制得稳定性和电致变色性好的膜。聚苯胺-邻甲氧基苯胺不但具有较高的溶解性而且具有很好的电致变色特性，很容易加工制得电致变色性膜。     

侧链磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能

为进一步提高磺化聚醚醚酮质子交换膜的尺寸稳定性、耐氧化性和质子电导率,从侧链结构出发设计制备了一种新的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜.以磺化聚醚醚酮为聚合物主链,利用N,N′-羰基二咪唑(CDI)的活化作用将1-乙醇胺(MEA)与磺酸基团反应,从而延长侧链长度,再通过1,3-丙磺酸内酯的开环反应引入磺酸功能基团,最后采用溶胶-凝胶法制备出一系列新的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜.对所制备的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜分别进行了结构和性能表征.结果表明,该类侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜中产生了亲水/疏水相分离结构,并且具有适当的吸水率和较低的溶胀度(9.2%).该类质子交换膜具有更高的质子电导率,其中60℃时支化程度为80%的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜的电导率高达0.096 S/cm.此外,制备的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜也具有良好的机械性能、氧化稳定性和热稳定性.     

共聚聚酰亚胺热重排改性薄膜的制备及气体分离性能

采用二胺2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(APAF)经硅烷化后与4,4-二氨基二苯醚分别以7∶3,5∶5,3∶7摩尔比和二酐4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐进行共聚，通过化学亚胺化后得到溶解性好、相对分子质量高、成膜性好的3组共聚聚酰亚胺膜，经过350℃～400℃热处理后，得到不同的热重排改性膜，采用FTIR光谱等手段进行表征.结果表明，所合成的硅烷化聚酰亚胺随着共聚的APAF含量的增加对CO₂/CH₄的选择性得到提升；而随着热处理温度的升高，其CO₂的渗透系数增加，CO₂/CH₄的气体选择性提高.噁唑环的转化使得聚合物分子链刚性增强，从而达到改善膜的气体分离性能.400℃热处理下得到的热重排(7∶3)膜相较于前驱体膜，CO₂的渗透系数从32.82 Barrer提升到275.62 Barrer,提高了8.4倍，热重排后的膜对CO₂/CH₄的气体分离性能超过2008年Robeson上限.     

磺化聚酰亚胺质子交换膜的研究进展

聚酰亚胺是一类非常重要的高性能聚合物材料,在许多领域都有非常广泛的应用.本文综述了磺化聚酰亚胺作为质子交换膜燃料电池中膜材料的研究概况,总结了改善磺化聚酰亚胺溶解性及其薄膜水解稳定性和质子电导率等性能的方法.     

用红外光谱法考察水与PBIL反渗透膜的相互作用

本文利用红外光谱法考察了水与聚苯并咪唑酮(PBIL)膜的相互作用。结果表明:(1)膜中有三种水态存在,即单体水、二聚水和多聚水;(2)三种水态的彼此匹配综合作用使膜有好的盐析效果。同时还对聚苯矾酰胺(PSA)膜进行了粗略的考察,这种膜中也有同样的三种水态存在。     

专利技术

一种均相阳离子交换膜及其制备方法 本发明特征是以苯乙烯或／和烷基苯乙烯为单体，以二乙烯苯为交联剂，以过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈为引发剂，以溴甲基化聚（1，4-二甲基2，6-苯撑氧）或氯乙酰化聚（1，4-二甲基2，6-苯撑氧）为高分子增强剂，配制成均匀溶液在增强织物上涂膜，聚合所得基膜再在浓硫酸和氯磺酸的混合酸里磺化获得均相阳离子交换膜．     

磺化聚芳醚砜/磺化聚乙烯醇交联膜的制备及在甲醇燃料电池中的应用

在甲醇燃料电池应用中,目前商业化的Nafion膜不仅成本高,而且质子选择性差。针对这一问题,文中选用成本较低的高磺化度磺化聚芳醚砜(SPAES)作为基体,通过简单的热处理制备了磺化聚芳醚砜(SPAES)交联聚乙烯醇(PVA)膜(SPAES-C-PVA)和磺化聚芳醚砜交联磺化聚乙烯醇(SPVA)膜(SPAES-C-SPVA)。SPAES-C-SPVA交联膜展示出良好的力学性能、尺寸稳定性及甲醇阻隔性,并且其质子选择性高达13.6×10⁴ S·s·cm^-3,约为SPAES膜的3倍、Nafion117膜的4.3倍。     

磺化聚芳醚酮酮砜离子交换膜的制备与性能

采用直接缩聚的方法,通过调整磺化单体(3,3′-二磺酸钠基-4,4′-二氯二苯砜)和非磺化单体(1,4′-二(4′-氟苯甲酰)苯)的比例与双酚单体(2,2′-二(4-羟基苯基)丙烷)共聚合成了系列具有不同磺化度(0.2～1.2)的磺化聚芳醚酮酮砜共聚物。通过红外分析(FT-IR),差示扫描量热分析(DSC),热重分析(TGA)对其结构和性能进行了表征,研究表明,随着磺化度的增加,Na+离子的扩散系数从0.96×10-11S2/m增加到1.25×10-10S2/m,并通过透射电镜(TEM)对其进行了微观结构研究,从结构上解释了膜的物理性能,初步建立了结构与性能之间的关系。     

磺化自聚微孔聚酰亚胺的制备及磺化度对其气体分离性能的影响

研究了-SO₃H基团的引入和不同磺化度对微孔聚酰亚胺气体分离膜的影响.区别于后磺化法，采用一步法使磺化单体2, 4, 6-三甲基二氨基苯磺酸(TrMSA)和非磺化单体2, 4, 6-三甲基-间苯二胺(DAM)与六氟二酐(6FDA)直接缩聚得到磺化聚酰亚胺(SPI),通过控制TrMSA和DAM的比例得到磺化度分别为25%,50%,75%与100%的聚合物.使用FTIR、XRD、TGA、BET和气体渗透仪等手段研究不同磺化聚酰亚胺薄膜的化学结构、链段堆积结构、热性能、比表面和气体分离性能.结果显示，引入的-SO₃H通过增强链间相互作用力，使得聚合物比表面积减小，以及链间距逐渐降低为0.57、0.52、0.47和0.42 nm,所有气体的渗透性均随磺化度的升高而下降，然而CO₂/CH₄选择性在扩散系数的主导下则逐渐上升.当磺化度为75%时，磺化聚酰亚胺CO₂的透过率达到107 Barrer, CO₂/CH₄选择性为47.8,在压力高达2 M...