侧链磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能

发布时间：2020-12-31 09:19

　　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. 

【文章来源】：膜科学与技术. 2020年04期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

SPEEK、SPEEK+MEA和SCSPEEK的核磁共振氢谱图

表1 SPEEK + CDI和SCSPEEK1中N、C、H、S元素质量分数Table 1 The proportion of N, C, H, S elements in SPEEK + CDI and SCSPEEK1 样品质量/mg N/% C/% H/% S/% SPEEK+CDI 5.149 4.43 74.49 4.408 6.726 SCSPEEK1 5.056 2.60 62.21 4.970 7.5632.4 吸水率及溶胀度分析

从图3可以看出,各质子膜的TGA曲线主要显示了3个质量下降阶段:第一阶段是从室温到270 ℃左右的质量损失,主要是膜中的游离水和结合水蒸发所致;在约270 ℃时质子膜开始第二次质量损失,主要是由于质子膜中侧链在高温下断裂;质子膜第三阶段的失重范围在450～610 ℃之间,主要是由于高温下质子膜中主链PEEK的降解.对比SCSPEEK膜与SPEEK膜的第一阶段到第二阶段的拐点温度可以看出,SCSPEEK膜第二阶段的分解温度前移,这是因为随着侧链长度增加侧链在温度上升时更容易分解.总的来说,所有制备的SCSPEEK薄膜在300 ℃以下的质量损失低于7%,这表明SCSPEEK1薄膜在300 ℃以下具有良好的热稳定性能.2.7 氧化稳定性分析

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2949371