侧链磺化含氮类聚醚醚酮的分子设计及性能研究
发布时间：2022-01-27 22:37
合成了一种侧基为氨基的聚醚醚酮聚合物,通过其与1,4-丁基磺酸内酯的开环反应,制备了一系列侧链磺化含氮类聚醚醚酮。由于具有优异的成膜性和良好的热稳定性,在燃料电池用质子交换膜和湿度敏感材料方面具有良好的应用前景。该材料作为质子交换膜,具有明显的亲水/疏水相分离结构和较高的传导率。不过,在高磺化度下存在着吸水率、溶胀率较高以及甲醇渗透率高的问题。为此,引入1-乙烯基咪唑,利用质子化后的咪唑与磺酸基团的相互作用,将咪唑基团锚定在磺酸基团周围,再通过紫外原位引发双键聚合的方式,制备了离子交联型质子交换膜,大幅度降低了膜的吸水率及甲醇渗透率,提高了膜的选择性,可应用于直接甲醇燃料电池。作为湿度敏感材料,侧链磺化含氮类聚醚醚酮膜具有良好的湿度响应特性、较短的响应时间和较低的湿滞,可应用于湿敏传感器领域。
【文章来源】：吉林大学吉林省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
内容提要
中文摘要
abstract
第一章 绪论
引言
1.1 聚芳醚酮类聚合物简介
1.2 功能化聚芳醚酮简介
1.3 磺化聚芳醚酮简介
1.3.1 后磺化法
1.3.2 磺化单体直接聚合法
1.4 磺化聚芳醚酮在质子交换膜燃料电池中的应用
1.4.1 燃料电池简介
1.4.2 质子交换膜简介
1.5 SPAEK质子交换膜改性方法
1.5.1 有机-无机复合改性方法
1.5.2 交联改性
1.5.3 表面修饰
1.6 磺化聚芳醚酮在湿度传感器领域的应用
1.7 本论文的设计思想
第二章 试剂及测试方法
2.1 实验试剂
2.2 实验测试与表征方法
2.2.1 核磁共振氢谱(1H-NMR)
2.2.2 差示扫描量测试(DSC)
2.2.3 热重分析(TGA)
2.2.4 机械性能测试
2.2.5 透射电子显微镜(TEM)
2.2.6 X射线小角散射(SAXS)
2.2.7 吸水率、水合数和溶胀率测试
2.2.8 离子交换容量(IEC)测试
2.2.9 质子传导率(ProtonConductivity,σ)
2.2.10 甲醇渗透率测试(methanolpermeability)
2.2.11 抗氧化稳定性(Oxidativestability)
2.2.12 比浓粘度测试
2.2.13 交联聚合物凝胶含量测试
2.2.14 水接触角测试（Water contact angle）
2.2.15 敏响应特性测试
第三章 侧链磺化含氮类聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能研究
引言
3.1 侧链磺化含氮类聚醚醚酮的制备及性能研究
3.1.1 4 -氨基苯基对苯二酚(APHQ)的合成与表征
3.1.2 含氮类聚醚醚酮的合成与表征
3.1.3 侧链磺化含氮类聚醚醚酮的合成与表征
3.1.4 SNPEEK-x聚合物膜样品的制备及质子化处理
3.2 侧链磺化含氮类聚醚醚酮质子交换膜性能研究
3.2.1 SNPEEK-x膜热性能及机械性能研究
3.2.2 SNPEEK-x聚合物膜的微观结构
3.2.3 SNPEEK-x聚合物膜离子交换容量、吸水率及溶胀率
3.2.4 SNPEEK-x聚合物膜的质子传导率
3.2.5 SNPEEK-x聚合物膜的甲醇渗透率及选择性
3.2.6 SNPEEK-x聚合物膜的抗氧化稳定性
3.3 本章小结
第四章 离子交联质子交换膜的制备与性能研究
引言
4.1 实验部分
4.1.1 含氮类侧链磺化型聚醚醚酮质子交换膜的制备
4.1.2 离子交联质子交换膜(CSNPEEK-x)的制备
4.2 交联聚合物膜的性能
4.2.1 交联聚合物膜的溶解性及凝胶含量
4.2.2 交联聚合物膜的热性能
4.2.3 交联聚合物膜的机械性能
4.2.4 交联聚合物膜的吸水率和溶胀率
4.2.5 交联聚合物膜的质子传导率与活化能
4.2.6 交联聚合物膜的甲醇渗透率及选择性
4.2.7 交联聚合物膜抗氧化稳定性
4.3 结论
第五章 基于侧链磺化含氮类聚醚醚酮湿敏响应材料的性能研究
引言
5.1 侧链磺化含氮类聚醚醚酮湿度响应材料的制备及表征
5.1.1 SNPEEK-x湿敏材料的制备
5.1.2 SNPEEK-x湿敏材料的微观结构表征
5.1.3 SNPEEK-x湿敏材料的吸水率测试
5.2 湿敏元件的制备及湿敏特性测试
5.2.1 侧链磺化型聚醚醚酮(SNPEEK-x)湿敏元件的制备
5.2.2 SNPEEK-x聚合物的湿敏特性测试
5.2.3 SNPEEK-x聚合物湿敏材料的阻抗谱图分析
5.3 本章小结
第六章 结论
参考文献
作者简介
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3613206
【文章来源】：吉林大学吉林省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
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内容提要
中文摘要
abstract
第一章 绪论
引言
1.1 聚芳醚酮类聚合物简介
1.2 功能化聚芳醚酮简介
1.3 磺化聚芳醚酮简介
1.3.1 后磺化法
1.3.2 磺化单体直接聚合法
1.4 磺化聚芳醚酮在质子交换膜燃料电池中的应用
1.4.1 燃料电池简介
1.4.2 质子交换膜简介
1.5 SPAEK质子交换膜改性方法
1.5.1 有机-无机复合改性方法
1.5.2 交联改性
1.5.3 表面修饰
1.6 磺化聚芳醚酮在湿度传感器领域的应用
1.7 本论文的设计思想
第二章 试剂及测试方法
2.1 实验试剂
2.2 实验测试与表征方法
2.2.1 核磁共振氢谱(1H-NMR)
2.2.2 差示扫描量测试(DSC)
2.2.3 热重分析(TGA)
2.2.4 机械性能测试
2.2.5 透射电子显微镜(TEM)
2.2.6 X射线小角散射(SAXS)
2.2.7 吸水率、水合数和溶胀率测试
2.2.8 离子交换容量(IEC)测试
2.2.9 质子传导率(ProtonConductivity,σ)
2.2.10 甲醇渗透率测试(methanolpermeability)
2.2.11 抗氧化稳定性(Oxidativestability)
2.2.12 比浓粘度测试
2.2.13 交联聚合物凝胶含量测试
2.2.14 水接触角测试（Water contact angle）
2.2.15 敏响应特性测试
第三章 侧链磺化含氮类聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能研究
引言
3.1 侧链磺化含氮类聚醚醚酮的制备及性能研究
3.1.1 4 -氨基苯基对苯二酚(APHQ)的合成与表征
3.1.2 含氮类聚醚醚酮的合成与表征
3.1.3 侧链磺化含氮类聚醚醚酮的合成与表征
3.1.4 SNPEEK-x聚合物膜样品的制备及质子化处理
3.2 侧链磺化含氮类聚醚醚酮质子交换膜性能研究
3.2.1 SNPEEK-x膜热性能及机械性能研究
3.2.2 SNPEEK-x聚合物膜的微观结构
3.2.3 SNPEEK-x聚合物膜离子交换容量、吸水率及溶胀率
3.2.4 SNPEEK-x聚合物膜的质子传导率
3.2.5 SNPEEK-x聚合物膜的甲醇渗透率及选择性
3.2.6 SNPEEK-x聚合物膜的抗氧化稳定性
3.3 本章小结
第四章 离子交联质子交换膜的制备与性能研究
引言
4.1 实验部分
4.1.1 含氮类侧链磺化型聚醚醚酮质子交换膜的制备
4.1.2 离子交联质子交换膜(CSNPEEK-x)的制备
4.2 交联聚合物膜的性能
4.2.1 交联聚合物膜的溶解性及凝胶含量
4.2.2 交联聚合物膜的热性能
4.2.3 交联聚合物膜的机械性能
4.2.4 交联聚合物膜的吸水率和溶胀率
4.2.5 交联聚合物膜的质子传导率与活化能
4.2.6 交联聚合物膜的甲醇渗透率及选择性
4.2.7 交联聚合物膜抗氧化稳定性
4.3 结论
第五章 基于侧链磺化含氮类聚醚醚酮湿敏响应材料的性能研究
引言
5.1 侧链磺化含氮类聚醚醚酮湿度响应材料的制备及表征
5.1.1 SNPEEK-x湿敏材料的制备
5.1.2 SNPEEK-x湿敏材料的微观结构表征
5.1.3 SNPEEK-x湿敏材料的吸水率测试
5.2 湿敏元件的制备及湿敏特性测试
5.2.1 侧链磺化型聚醚醚酮(SNPEEK-x)湿敏元件的制备
5.2.2 SNPEEK-x聚合物的湿敏特性测试
5.2.3 SNPEEK-x聚合物湿敏材料的阻抗谱图分析
5.3 本章小结
第六章 结论
参考文献
作者简介
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3613206
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3613206.html
教材专著
