季铵化聚芳吲哚阴离子膜的制备

通过吲哚-2,3-二酮和联苯在超强酸催化下反应,合成了不含芳基醚键的聚芳吲哚聚合物,而后通过酰胺与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应,成功制备了一种新的季铵化聚芳吲哚阴离子交换膜.由于不含芳基醚键,有效减弱了OH~-对膜主链骨架的攻击,提高了膜的耐碱性.膜浸泡在80℃的1 mol/L KOH水溶液中672 h后,其离子电导率和离子交换容量分别达到测试前的84%和89%,证明其具有良好的耐碱性.将该膜制备成膜电极,在80℃下测试单电池性能,开路电压为0.97 V,在电流密度为150 mA/cm~2时最大功率密度达到68 mW/cm~2.     

季铵化聚醚砜酮的制备及其膜性能

以浓硫酸为溶剂,氯甲基丁醚、三甲胺为改性试剂,通过氯甲基化／季铵化两步反应制备了季铵化聚醚砜酮(QAPPESK)。详细讨论了两步反应的影响因素。对氯甲基化聚醚砜酮(CMPPESK)进行了^1H—NMR核磁表征,测试了CMPPESK、QAPPESK的溶解性和5％热失重温度。将此材料制备成纳滤膜用于染料脱盐,并考察了其耐酸性和抗污染性,发现QAPPESK是较为优异的膜材料。     

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。     

主链刚性对磺化聚芳醚砜电解质膜性能的影响

以六氟双酚A(HFBPA)、9,9′-双(4-羟苯基)芴(BHPF)、4,4′-二氟二苯砜及3,3′-二磺酸钠-4,4′-二氟二苯砜为原料,经高温缩聚成功合成了一系列磺化聚芳醚砜(SPAES),并通过改变BHPF及HFBPA的比例来调节聚合物主链的刚性。结果表明,随刚性组分BHPF含量的增加,SPAES膜吸水率及质子导电率降低、但在水中的稳定性增加。在BHPF与HFBPA的比例为1∶1及磺化度为50%(SPAES50-50)条件下,膜在60℃水中平面和厚度方向的尺寸变化分别为0.12和0.13,电导率达到0.137 S/cm,而经130℃高温水处理200 h后的失重率仅为7%,表明其有望在高温燃料电池中得到应用。     

咪唑季铵化聚醚砜阴离子交换膜的制备与性能表征

以1-甲基咪唑为季铵化试剂,通过氯甲基化、季铵化、碱化等步骤,成功制备了不同氯甲基化取代度咪唑季铵化聚醚砜(PES-ImOH)阴离子交换膜。并对膜的离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀度和氢氧根传导率等性能进行表征。实验结果表明,当PES-ImOH膜的氯甲基化取代度(DC)为40%~61%,60℃时膜具有适宜的吸水率(24%~80%),较低的溶胀度(15%~44%)。DC为73%时,膜的IEC达到1.85 mmol/g,20℃时的离子传导率达到34 mS/cm,初始分解温度达到190℃。说明PES-ImOH膜在碱性阴离子交换膜燃料电池方面有很好的应用前景。     

微结构对环铵型酚酞聚芳醚砜阴离子交换膜性能的影响

制备了一系列结构微小差异的环铵型酚酞聚芳醚砜阴离子交换膜材料(PES-PPH-R-OH),并通过核磁共振氢谱对其结构进行了表征,详细评价了膜的热性能、力学性能、微相分离结构、离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀率及离子传导率等性能,重点研究并揭示了功能基团微小化学结构差异对相应膜性能的影响规律.研究结果表明,功能环铵基...     

胺交联的磺化聚芳醚砜酮荷电膜的制备及微观结构

采用乙二胺(EDA),己二胺(HDA)和对苯二胺(PPD)为交联剂,与磺化杂萘联苯聚芳醚砜酮(SPPESK)反应生成磺酰胺交联键,制备胺交联的磺化杂萘联苯聚芳醚砜酮荷电膜.通过元素分析确定交联程度.采用示差扫描量热,扫描电镜以及应力-应变测试等方法研究交联膜的微观结构.实验结果表明,交联剂的种类、用量以及SPPESK的初始磺化度显著影响体系的相容性,交联剂用量过高会导致交联膜发生微观相分离,影响交联膜的性能.胺交联法制备荷电膜时交联度不宜过高.     

交联型聚芳醚基阴离子交换膜的制备及性能研究

燃料电池由于能量转化率高、环境友好等优点,是最具应用前景的能量转化装置之一。阴离子交换膜作为燃料电池的核心部件,仍存在低电导、高溶胀等问题.这里,通过设计聚芳醚结构使其侧链末端含有碳碳双键,在Grubbs二代催化剂作用下进行烯烃复分解反应接枝离子基团,利用剩余不饱和双键在高温下的交联反应,制备出交联型聚芳醚基阴离子交换膜.由于亲水性侧链与疏水性主链的不兼容性,使膜内形成了有利于离子传输的微相分离结构,交联膜的最高电导率达到81.1mS/cm(80℃).此外,交联结构能有效地抑制膜的溶胀,交联膜C-FPAE-PH-1.5在30℃下的溶胀率仅为7.51%,表现出优异尺寸稳定性.C-FPAE-PH-1.5膜在60℃下1mol/L KOH水溶液中浸泡360h后,保留了93.1%的电导率,表现出优异的耐碱性能.     

磺化聚芳醚酮砜/PVA复合质子交换膜的制备与性能

为了进一步提高质子交换膜在中高温时的质子导电率,文中以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过溶液共混法制备了PVA不同含量的磺化聚芳醚酮砜/PVA复合膜。通过对复合膜的性能测试发现,PVA的引入提高了膜的热稳定性、吸水率和保水能力。而且SPAEKS/PVA复合膜的质子传导率高于SPAEKS膜,在80℃时,复合膜的质子传导率都在0.07 S/cm以上,能够满足中高温质子交换膜燃料电池的使用要求。     

磺化含侧苯基杂萘联苯聚芳醚砜膜材料的制备与性能

以含侧苯基杂萘联苯聚芳醚砜(PPES-Os)为原料,通过非均相法制备磺化含侧苯基杂萘联苯聚芳醚砜(SPPES-Os).通过核磁共振与红外光谱表征了SPPES-Os的结构,测试了SPPES-Os的离子交换容量(IEC)、溶解性,采用热失重分析法对SPPES-Os的热稳定性进行了分析.采用溶液浇铸法将SPPES-Os制成均质膜,考察了IEC对均质膜的吸水率、溶胀率、接触角、水蒸气吸附性以及水蒸气渗透性能的影响.结果表明,随着IEC增加,膜的吸水率、水蒸气吸附量和水蒸气渗透速率增加,而接触角降低;SPPES-Os膜在25℃时吸水率在9%以上,48℃时水蒸气渗透速率高于7.53×10~(-3) g/(cm~2·h).     

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。     

磺化聚芳醚砜与可溶性聚酰亚胺共混材料制备气体除湿膜

在不同反应条件下制备了一系列磺化聚芳醚砜（ＳＰＥＳ－Ｃ）样品，采用磺化程度较高的产物与可溶性聚酰亚胺（ＰＩ）进行共混并纺制成中空纤维膜，研究了磺化条件对材料磺化程度、共混相容性及成膜性能的影响，通过测试膜对空气中水蒸汽的脱除效果得到了一些规律性的结论。     

苯环侧基磺化聚芳醚砜质子交换膜的制备及性能研究

以1,1-二(4-羟苯基)-1-苯基乙烷,对苯二酚和4,4’-二氯二苯砜为单体,通过亲核取代反应,制备出一系列带有苯环侧基的聚芳醚砜共聚物。以氯磺酸为磺化剂对聚合物进行磺化得到了磺酸基在苯环侧基上的磺化聚芳醚砜树脂。用红外光谱(FT-IR),核磁共振谱(1 H-NMR)表征了聚合物结构。通过观察透射电镜发现离子簇无规律地分散在膜中。性能测试结果表明,这些侧链磺化的质子交换膜具有优异的耐热性、机械性能,高的电导率及低的甲醇渗透率。     

一类低溶胀率磺化聚芳醚砜质子交换膜材料的制备及性能

通过两步有机反应,设计合成了一种含3,5-二苯基苯侧基结构的活性二氟砜单体——3,3'-二(3,5-二苯基苯)-4,4'-二氟二苯砜。以此单体、4,4'-二氟二苯砜和4,4'-二羟基二苯甲酮为起始原料,经过芳香亲核取代缩聚和温和的后磺化反应,制备了一系列磺化聚芳砜质子交换膜(TS-PAS-xx)。分别利用红外光谱和核磁共振氢谱对所制聚合物的结构进行了表征分析。结果表明,所制质子交换膜表现出适中的吸水率和较低的溶胀率,在80℃时,膜的溶胀率均不超过15.7%。原子力显微镜测试表明这些质子交换膜形成了明显的"亲水-疏水"相分离结构,该结构有利于质子传导率的提高,80℃时TS-PAS-34膜的质子传导率达到了182 mS/cm,与Nafion112相当,优于其它已报道的一些具有相同离子交换容量(IEC)的聚芳砜质子交换膜的传导率。该膜还具有良好的热性能、力学性能和优异的耐化学氧化稳定性。     

季铵化条件对季铵化聚醚砜酮纳滤膜性能的研究

以氯甲基化聚醚砜酮(CMPPESK)为膜材料,通过相转换法制备了CMPPESK膜,然后将其浸泡在三甲胺溶液中进行季铵化反应,即可得到荷正电的季铵化聚醚砜酮(QAPPESK)纳滤膜.考察了三甲胺浓度,季铵化时间,季铵化温度等季铵化条件对QAPPESK纳滤膜性能的影响,发现三甲胺浓度为5.0mol/L,季铵的化时间5h左右,季铵化温度为30℃时,得到的荷正电QAPPESK纳滤膜对MgCl2、Vitamin B12(VB12)具有较高的纯水通量和截留率.     

酚酞型聚芳醚腈砜的合成与性能研究

以酚酞、２，６二卤苯甲腈、４，４’，二氯二苯砜和４，４’，二羟基二苯砜为主要原料进行共缩聚反应，合成了酚酞型聚芳醚腈砜（ＰＰ－ＰＥＮＳ）。采用红外光谱、热分析等方法对共聚物的结构、热氧稳定性和玻璃化转变温度进行了表征，并对酚酞结构单元含量和腈基含量对聚芳醚腈砜性能的影响进行了讨论     

基于季铵化壳聚糖-聚乙烯醇互穿网络型复合碱性聚电解质膜

通过对溶胶-凝胶法所制的纳米SiO_2进行季铵化改性得到季铵化SiO_2(QSiO_2),再将其与季铵化壳聚糖(QCS)和聚乙烯醇(PVA)的共混膜基体进行复合,经戊二醛交联制备了一系列不同QSiO_2添加量的互穿网络型QCS-PVA/QSiO_2复合碱性聚电解质膜。采用红外光谱、扫描电镜、热重分析、交流阻抗等考察了膜的结构、热稳定性和OH-离子电导率等。结果表明,无机粒子的加入使得复合膜的热稳定性提高,离子电导率呈现先上升后下降的趋势,在QSiO_2质量分数为5%时,其室温离子电导率达到最高0.0644 S/cm,是未添加QSiO_2的纯膜电导率(0.022 S/cm)近3倍,有望作为碱性聚电解质膜用于燃料电池中。     

磺化聚芳醚酮砜/TiO2复合质子交换膜的制备与性能

为了满足高温燃料电池对质子交换膜的要求,通过溶胶共混法制备了掺有不同含量TiO2纳米粒子的磺化聚芳醚酮(SPAEKS)/TiO2复合膜。红外光谱证实TiO2被引入到SPAEKS共聚物中。扫描电镜(SEM)照片显示,纳米级的TiO2粒子能够均匀地分散在SPAEKS共聚物基体中。通过对复合膜的性能测试发现TiO2的引入,复合膜的热稳定性、吸水率、保水能力及阻醇性能都有所提高。而且SPAEKS/TiO2复合膜的质子传导率高于SPAEKS膜,并在高温时尤为明显,能够满足高温燃料电池的需要。     

静电纺丝聚芳醚砜酮纤维膜穿刺强度研究

静电纺丝纤维膜因为具有高孔隙率、大的比表面积和良好的电解液润湿性而被广泛地应用于锂离子电池隔膜的研究,但对于锂离子电池安全性能至关重要的隔膜穿刺强度的研究还比较匮乏。本工作采用静电纺丝技术制备得到PPESK纤维膜,并采用热处理提高纤维膜的力学性能,然后通过穿刺实验测得一系列不同厚度热处理PPESK纤维膜的穿刺强度,并建立起穿刺强度与纤维膜厚度之间的线性关系。通过对穿刺破坏区域的微观分析,探究热处理PPESK纤维膜穿刺破坏机理,结果表明:各向同性的热处理PPESK纤维膜穿刺过程是由纤维受挤压产生弯曲、变形和断裂造成的破坏,破坏区域呈近似圆形穿刺孔,而PP微孔膜的破坏区域则是由脆性断裂造成的长条形裂缝,相比之下热处理PPESK纤维膜的穿刺破坏过程更加缓和,可以降低锂枝晶刺穿隔膜带来的风险,但是热处理PPESK纤维膜的穿刺强度还有待增强。     

季铵化聚醚醚酮阴离子交换膜的制备及性能研究

以四甲基联苯二酚和二氟二苯甲酮为单体通过缩聚反应、溴化、季铵化、碱化制备了不同季铵化的聚醚醚酮阴离子交换膜。利用核磁共振氢谱(1 H-NMR)、红外光谱(FT-IR)对聚醚醚酮的结构进行了表征,并测试了膜的各项性能。结果表明,溴代率为65%的QPAE-b膜性能最好,离子交换容量(IEC)为1.24mmol/g,80℃吸水率(WU)为120%、溶胀率(SR)为34%、电导率为27.9ms/cm,说明QPAE-b膜在碱性阴离子交换膜燃料电池方面有很好的应用前景。