含有全氟磺酸/氟偶氮苯聚合物的合成及其性能研究

发布时间：2021-09-23 08:44

　　含氟聚合物将氟原子引入到聚合物的化学结构上,因氟原子的存在而赋予聚合物独特的性质,在功能高分子领域得以大量应用。近年来,随着“Ullmann”反应、“Click”反应、“活性”/可控自由基聚合等方法的深入发展,以及将高效有机合成反应与聚合反应相结合,为设计新型含氟聚合物提供了新的途径。本文基于氟原子独一无二的性质,设计了两类含氟功能高分子材料:其一,利用氟原子强电负性和较小原子半径特性,将全氟烷基与磺酸基团连接构成全氟磺酸结构（Rf-SO3H）,再引入到聚合物的侧链上。首先,氟是电负性最强的元素,全氟烷基与磺酸基团的直接相连会产生强大的“场效应”和“诱导效应”,大幅提高了磺酸基团的酸性。再者,氟原子半径较小,全氟烷基的柔顺性较好,提高了磺酸基团自由运动的能力。因此,将强酸性的、柔性的全氟磺酸结构引入到聚合物的侧链上,聚合物内部易于形成亲/疏水的相分离结构。由该聚合物制备的质子交换膜具有优异的综合性能,可应用于燃料电池系统。其二,利用氟原子较小原子半径与低表面能特性,将全氟苯与偶氮基团连接构成全氟偶氮苯结构,再引入到聚合物上。首先,氟的原子半径较小,几乎不会使偶氮苯的平面结构发生弯曲,很... 

【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
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第一章 文献综述及课题的提出
    1.1 引言
    1.2 质子交换膜
        1.2.1 质子交换膜的基本概述
        1.2.2 质子交换膜燃料电池
        1.2.3 全氟磺酸型质子交换膜
        1.2.4 磺化芳香族聚合物质子交换膜
    1.3 偶氮苯聚合物
        1.3.1 偶氮苯聚合物的基本概述
        1.3.2 偶氮苯聚合物的合成及应用
        1.3.3 偶氮苯聚合物的表面起伏光栅
        1.3.4 含氟偶氮苯聚合物
    1.4 课题的研究意义与提出
第二章 侧链含有全氟磺酸的聚芳醚砜的合成及其作为质子交换膜应用于燃料电池
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 分析测试与表征
        2.2.3 单体、聚合物的合成与表征
        2.2.4 制备质子交换膜
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 单体、聚合物的合成分析
        2.3.2 聚合物的结构表征及分析
        2.3.3 聚合物薄膜的稳定性表征
        2.3.4 聚合物薄膜的微观形貌表征
        2.3.5 聚合物薄膜的吸水率和溶胀率
        2.3.6 聚合物薄膜的质子传导率
        2.3.7 聚合物薄膜的H_2/O_2单电池性能表征
    2.4 结论
第三章 主链型(侧链型)含氟偶氮苯聚合物的合成及其性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 分析测试与表征
        3.2.3 主链含氟偶氮苯聚合物的合成与表征
        3.2.4 侧链含氟偶氮苯聚合物的合成与表征
        3.2.5 含氟偶氮苯聚合物溶液的配制
        3.2.6 含氟偶氮苯聚合物薄膜的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 全氟偶氮苯单体的光致顺反异构化研究
        3.3.2 主链含氟偶氮苯聚合物的光致顺反异构化研究
        3.3.3 侧链含氟偶氮苯聚合物的光致顺反异构化研究
        3.3.4 含氟偶氮苯聚合物的表面润湿性研究
        3.3.5 含氟偶氮苯聚合物的表面起伏光栅研究
    3.4 结论
第四章 全文总结
    4.1 全文总结
    4.2 论文创新点
    4.3 存在的问题和展望
参考文献
在读期间科研成果
致谢



本文编号：3405402