侧链型含氟磺化聚醚砜/磺化聚酰亚胺共混质子交换膜的制备及性能

发布时间：2020-12-11 06:00

　　制备了一类侧链型含氟磺化聚醚砜(s SPFES)与磺化聚酰亚胺(SPI)共混质子交换膜(s SPFES/SPI),研究了其吸水率、尺寸变化、质子电导率及稳定性等性能.结果表明,2种磺化聚合物以三乙胺盐型溶液共混及铸膜时相容性良好,制备的s SPFES/SPI共混质子交换膜结构均一,透明结实,离子交换容量为1.76~1.88 mmol/g.s SPFES/SPI共混质子交换膜表现出横向低于纵向的各向异性尺寸变化特性,在60℃水中横向尺寸变化率低于10%,经140℃加压水处理24 h后仍能保持较好的机械强度,质量损失低于6.1%.当温度高于50℃时,完全水合状态下的s SPFES/SPI共混质子交换膜的质子电导率均达到0.1 S/cm. 

【文章来源】：高等学校化学学报. 2016年04期 第793-800页 北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

给出PFES及sSPFES的13CNMＲ谱图．从图1谱线a可以清楚地看到，分别归属于联苯砜及全氟联苯单元苯环的C原子的化学位移峰，其中与F原子相连的两组C原子的化学位移峰发生了裂

学结构．在间甲酚中合成SPI，制得的SPI聚合物仅能以磺酸三乙胺盐形式溶解于间甲酚中．sSPFES采用两步法合成，首先以SDP和DFBP合成非磺化聚醚砜主链，然后利用DFBP单元的活泼F原子与二磺酸萘酚单体的亲核取代反应制得含氟侧链磺化型聚醚砜聚合物．由于F原子活性很高，为避免高温聚合过程中发生交联反应，DFBP的摩尔分数过量1%．SPI，sSPFES60及sSPFES70的还原黏度分别为4.4，1.69及1.58dL/g，表明这些聚合物均具有较高的分子量，有利于制备出强度较高的薄膜材料．Scheme1SynthesisroutesofsSPFESandstructureofSPIcopolymers图1给出PFES及sSPFES的13CNMＲ谱图．从图1谱线a可以清楚地看到，分别归属于联苯砜及全氟联苯单元苯环的C原子的化学位移峰，其中与F原子相连的两组C原子的化学位移峰发生了裂分，分别为δ145.44，143.43，142.13及140.11，裂分峰之间δ2.0.在PFES与二磺酸萘酚发生亲核取代反应后，在图1谱线b中可以清楚地看到分别归属于主链苯环(C1-C14，C5'-C8')及侧链萘环(C15-C24)的C原子的化学位移峰，如δ155.25，125.68及124.16分别代表侧链萘环的C15，C21-22及C19的化学位移峰，表明磺化萘醚基团已经成功接枝于聚醚砜主链．在sSPFES70聚合物的1HNMＲ谱图(图S1，见本文支持信息)中也可以观察到归属于磺化萘醚基团上的质子位移峰，但峰面积积分计算结果表明，实际参与接枝反应的NDS-K与PFES的摩尔比为1∶0.57，接枝率为82%．SPI溶解性较差，仅能以磺酸三乙胺盐形式溶于间甲酚中，为提高其与sSPFES聚合物的相容性，将合成的磺酸钾盐型sSPFES聚合物转换为磺酸三乙胺盐型后，将两者共溶于间甲酚中浇铸成膜．No．4陶应勇等:侧链型含氟磺化聚醚砜/磺化聚酰亚胺共混质子交换膜的制备及性能795

【参考文献】：
期刊论文
[1]羰基和砜基共交联磺化聚酰亚胺质子交换膜的制备及燃料电池性能[J]. 陈康成,白文馨,赵之平,刘文芳,杨智.  高等学校化学学报. 2015(04)
[2]侧链结构对磺化聚芳醚性能及微观形貌的影响[J]. 张振鹏,王岩,张静静,张晓菲,庞金辉,姜振华.  高等学校化学学报. 2014(06)
[3]基于磺化聚芳醚砜的共混质子交换膜制备及性能[J]. 陶应勇,高智琳,毕慧平,胡朝霞,陈守文,王连军.  南京理工大学学报. 2011(06)
[4]磺化聚芳醚砜/磺化聚酰亚胺复合质子交换膜的制备与性能研究[J]. 毕慧平,王佳力,陈守文,胡朝霞,高智琳,张轩,王连军,冈本健一.  高分子学报. 2010(08)
[5]引入离子基团改善聚苯乙烯与热致液晶聚合物的相容性 Ⅱ用FTIR研究分子间特殊相互作用[J]. 刘杰,何嘉松,陈士娟.  高分子学报. 1998(03)



本文编号：2910023