磺化聚磷腈类质子交换膜研究进展

保护环境,开发环保型能源,对人类和社会具有重要意义。质子交换膜燃料电池由于环境友好,近年来引起了电池领域研究者们的兴趣。质子交换膜是燃料电池的重要组成部分,磺化聚磷腈由于具有质子传导率高,稳定性能好,成本较低等优点可以作为质子交换膜的备选材料。本文主要综述了磺化聚磷腈类质子交换膜在燃料电池质子交换膜方面的研究进展,详细介绍了此类质子交换膜的制备和表征,同时对其应用前景做了评论和展望。     

磺化聚醚醚酮的合成及其性能表征

采用浓硫酸作为磺化剂,利用两种不同分子量的聚醚醚酮(PEEK)制备了具有不同磺化度的磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜,用FTIR 和DSC对SPEEK进行了表征,通过质子交换容量(IEC)对磺化度进行了测定,并对SPEEK膜的质子导电性能进行了研究.结果表明,质子交换容量(IEC)与磺化度均随着反应时间的延长而增大,吸水率也随磺化度的增加而增大.     

一种新型的燃料电池用质子交换膜--磺化聚酰亚胺膜

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。介绍了其制备方法,总结了磺化聚酰亚胺结构对膜性能的影响。重点讨论了提高磺化聚酰亚胺质子交换膜电导率的途径和影响水解稳定性的因素,结果表明：纳米孔和相分离结构有助于提高质子电导率;磺化聚酰亚胺的水解稳定性不仅与吸水率有关,还与分子链的柔性和二胺单体的碱性有关。     

直接甲醇燃料电池用质子交换膜的研究进展

综述了质子交换膜在直接甲醇燃料电池中的作用和要求,目前质子交换膜的研究进展,重点介绍了适用于直接甲醇燃料电池用质子交换膜的各种材料的改性方法。按照物理和化学两种方法对几类质子交换膜材料进行改性。同时对比了改性前和改性后各种聚合物膜的物性特点。     

六元环型磺化聚酰亚胺类质子交换膜

磺化聚酰亚胺是一类很有希望在燃料电池中获得应用的质子交换膜材料。本文对近年来六元环型磺化聚酰亚胺的制备、磺化聚酰亚胺质子交换膜的各项性能做了一定的归纳与分析。重点介绍了耐水性、耐久性、离子交换容量、质子电导率四个方面的测试方法及影响因素,指出目前存在的问题并预测了今后重点研究的方向。     

用于质子交换膜的高质子传导率聚合物研究进展

质子传导率超过Nafion膜的质子交换膜是近年来研究的焦点。质子交换膜的质子传导率与它们的IEC值和形态有关。形成离子通道是开发高质子传导率的质子交换膜的一种有效方法。形成离子通道主要有3种:1)用嵌段共聚物的微相分离;2)侧链和支链磺化的聚合物;3)局部区域的高密集磺化。此外,与无机纳米材料形成纳米复合材料的质子交换膜也能提高质子交换膜的质子传导率及质子交换膜的机械强度、尺寸稳定性、耐氧化稳定性等性能。综述了关于用于高质子传导率的燃料电池质子交换膜(PEM)的聚合物的研究进展。对高质子传导率的燃料电池膜聚合物的发展趋势进行了展望。     

主链组成对低磺化度磺化芳香族聚合物质子交换膜性能的影响

通过改变共聚单体种类,探究主链元素种类对聚合物质子交换膜性能的影响。以3,3'-二磺酸基钠盐-4,4'-二氟二苯砜为磺化单体,4,4'-二氟二苯砜为非磺化单体,4,4'-二羟基二苯醚或4,4'-二巯基二苯硫醚为共聚单体,通过亲核缩聚反应成功可控制备出磺化度分别为30%和50%的磺化聚芳醚砜（SPES）与磺化聚芳硫醚砜（SPTES）。采用流延法制备了两种聚合物的透明坚韧的质子交换膜。研究发现两种聚合物膜均显示出了良好的力学性能以及较为适中的吸水率与溶胀度。两种聚合物质子交换膜的起始分解温度达到250℃,具有良好的热稳定性。随磺化度的升高,两种聚合物膜的吸水率、溶胀率以及质子传导率均升高。由于主链硫较氧原子与苯环的共轭作用更强以及供电子硫原子与吸电子基团的相互作用,SPTES膜较SPES膜表现出更高的玻璃化转变温度（T _g）、更低的溶胀率以及更高质子传导率。其中SPES-50与SPTES-50在80℃、100%RH条件下,质子传导率分别为0.136S/cm与0.142S/cm,表明其作为质子交换膜具有潜在的应用前景。     

聚砜类燃料电池质子交换膜研究进展

介绍了质子交换膜的分类，综述了主链型聚砜质子交换膜、侧链型聚砜质子交换膜、无机掺杂复合型聚砜质子交换膜等聚砜类燃料电池质子交换膜的最新研究进展，全面阐述了磺化聚砜的形貌、结构对材料物理化学性能的影响，并展望了聚砜类燃料电池质子交换膜的发展前景。     

磺化聚醚砜的研究及其应用进展

由于聚醚砜膜材亲水性差,从而阻碍了它在更多领域的应用,因此要对聚醚砜进行改性,其中磺化改性是最常用、最有效的一种方法。概述聚醚砜磺化机理、磺化方法及磺化聚醚砜的性能表征和其在不同领域中的应用。     

燃料电池用非氟复合质子交换膜的研究进展

介绍了几种非氟复合质子交换膜,包括有机-无机杂化材料质子交换膜(ORMOER)和基于聚苯并咪唑(PBI)、磺化聚醚醚酮(SPEEK)的复合质子交换膜,主要从制备方法出发分析了每种复合膜的优缺点以及在燃料电池(PEMFC)中的应用前景。     

磺化聚醚砜质子交换膜的制备及性能研究

以浓硫酸为溶剂、氯磺酸为磺化剂对聚醚砜（PES）进行了磺化，采用氢核磁共振谱（^1H NMR）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）及热重分析（TGA）对磺化聚醚砜（SPES）进行了表征，证实PES得到了磺化。制备了一系列不同磺化度的SPES膜，测试了膜的接触角、含水率和电导率。试验结果表明，SPES具有良好的热稳定性；随着磺化度的增加，膜的亲水性能增加，膜的电导率增加。当SPES膜的磺化度达到37．0％（摩尔分数）时，SPES膜在室温下的电导率与商业化的Nafion 112膜的电导率相当。     

磺化聚苯硫醚砜膜的耐候性

借助X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TG)分析及机械拉伸等测试技术研究了磺化聚苯硫醚砜膜的微观结构及耐候稳定性能。结果表明,XRD图谱及FTIR图谱证实了膜的微观结构;根据TG分析计算得到的磺化聚苯硫醚砜膜的磺化度为52%,与给定的磺化度(50%)基本吻合;此外,磺化聚苯硫醚砜膜还表现出了很好的热稳定性及力学稳定性,膜中硫醚键缓慢氧化成砜基可能是热稳定性和力学稳定性得以改善的微观结构原因。     

气液喷射式磺化反应器的应用研究

用喷射式磺化反应器分别对脂肪酸甲酯、烷基苯、重烷基苯、脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚和α 烯烃等原料进行了SO3气相磺化/硫酸化反应,研究了反应器主要结构参数对产品质量的影响,并与膜式反应器作了比较。结果表明:喷射磺化反应器制备的烷基苯磺酸、脂肪酸甲酯磺酸的产品质量与膜式磺化反应器相当,制备的重烷基苯磺酸盐产品质量稳定,降低原油/水界面张力的能力优于膜式磺化器制备的产品,但在磺化α 烯烃、硫酸化脂肪醇和脂肪醇聚氧乙烯醚时转化率低于90%,产品质量明显不及膜式反应器。从两种反应器的传质、传热机理及效率,不同有机原料的SO3磺化机理及反应速度等方面对以上现象进行了分析和讨论,认为喷射式磺化反应器适用于脂肪酸甲酯、烷基苯、重烷基苯的磺化,目前的结构参数不适用于α 烯烃、脂肪醇和脂肪醇聚氧乙烯醚的磺化/硫酸化反应,需要进一步调整,改善传质效率。     

我国三氧化硫磺化技术的最新进展

介绍了我国SO3磺化技术的发展过程、现状及未来发展趋势。由于国产大型磺化反应器的成功研制促使了我国SO3磺化装置向大型化发展,磺化与硫酸化产品的市场化又促使磺化产品生产企业向规模化和集团化变化。今后磺化产品市场的竞争将更趋激烈,磺化与硫酸化新产品尚待进一步开发。     

烷基苯的磺化研究

烷基苯的磺化是制造阴离子表面活性剂的关键工序之一。本文重点介绍了采用国内消化吸收的意胡利Ｂａｌｌｅｓｔｒａ公司多管膜多磺化法生产烷基苯碘酸的技术，该技术工艺流程合理，设备结构简单，能耗低，产品质量好，不但适应于烷基苯的磺化，还可用于脂肪醇，脂肪醇聚氧乙烯醚等多种原料的磺化。     

Correlations of relative rate constants for sulfonation of alkylbenzenes with molecular structure

Relative sulfonation rates of a series of linear alkylbenzenes are correlated with carbon numbers of the linear branches from which the alkyl groups are constituted. The trends are interpreted in terms of a composite steric parameter which reflects the degrees of freedom lost in forming the transition state. The results lend support to the argument that the entropy of activation is the main factor determining the relative reactivities of the different homologs and isomers in this reaction.     

沥青带水磺化工艺的研究

通过沥青磺化过程的主反应和副反应，进一步讨论了磺化工艺的原理，磺化试剂的选择，溶剂的组成，带水速度，溶剂的回收方式等各种因素对产品质量的影响。     

我国三氧化硫磺化技术的发展概况

介绍了我国SO3磺化和硫酸化的生产技术发展概况,指出了国内SO3磺化技术的发展水平已接近世界先进水平,逐步形成了磺化和硫酸化产品的专业生产企业,并向大型化和集团化发展。通过不断地研发新产品,已使磺化产品从单一生产烷基苯磺酸与洗衣粉生产装置配套到生产各类磺化和硫酸化产品以满足日化和洗涤剂行业的需要。目前SO3磺化技术的发展正进行脂肪酸甲酯磺酸盐（MES）产业化开发,同时也在进行油脂磺化、石油磺化等工业用产品磺化的研究和开发工作。     

废旧泡沫聚苯乙烯的磺化改性及其条件研究

以废旧聚苯乙烯泡沫塑料为原料,通过磺化改性,合成了水溶性磺化聚苯乙烯系列高分子产品,系统地研究了磺化剂、催化剂、反应温度、反应时间以及溶剂介质对磺化反应的影响,从中确定了最佳反应工艺条件。