新型聚苯并咪唑類高溫質(zhì)子交換膜的制備、表征及其交聯(lián)改性研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池是一類效率高、環(huán)境友好、啟動(dòng)快、便攜的新式電源。高溫(T≥100℃)下，其具有耐CO中毒、快的電極動(dòng)力學(xué)、無陰極淹沒、簡化的冷卻系統(tǒng)、可有效利用廢熱等優(yōu)點(diǎn)。由于目前被廣泛研究的全氟磺酸類質(zhì)子交換膜（如Nafion(@)）只適合在低溫(T＜100℃)下使用，且成本較高，因而其應(yīng)用受到了限制。聚苯并咪唑類質(zhì)子交換膜高溫下具有較高的化學(xué)、熱力學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能，成為極具應(yīng)用潛能的高溫燃料電池膜材料。
　　 本論文在總

2、結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并制備了新型結(jié)構(gòu)的含苯并咪唑基的二酸單體，然后縮聚得到線性多氮的聚苯并咪唑聚合物，并探索條件使其成膜，最后針對(duì)線性結(jié)構(gòu)聚合物所成質(zhì)子交換膜溶脹度大、機(jī)械強(qiáng)度小等不足，應(yīng)用簡單易操作的后交聯(lián)改性方法，制備了性能優(yōu)良的共價(jià)交聯(lián)改性質(zhì)子交換膜。具體研究內(nèi)容如下:
　　 1、成功制備了含苯并咪唑基的2，6-PDCA-BI-diacid和IPA-BI-diacid二酸單體，運(yùn)用FT-IR、1HNMR和MS對(duì)所得單體

3、進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。優(yōu)化了氧化條件，反應(yīng)產(chǎn)率提高達(dá)80.56％。
　　 2、以自制的二酸與市售的3，3'-二氨基聯(lián)苯胺(DAB)在多聚磷酸中聚合，采用更為高效的微波加熱法，成功制備了線性多氮的2，6-PDCA-BI-PBI和IPA-BI-PBI聚合物，并用同樣的方法制備了傳統(tǒng)聚合物2，6-PDCA-PBI和mPBI以示對(duì)比;
　　 3、通過紅外光譜、凝膠滲透色譜(GPC)、熱重(TGA)和溶解性測(cè)試對(duì)所得聚合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性

4、質(zhì)測(cè)定。結(jié)果表明，所得聚合物在強(qiáng)非質(zhì)子溶劑及強(qiáng)質(zhì)子酸中均具有較好的溶解性，且其數(shù)均分子量和重均分子量的數(shù)量級(jí)均達(dá)到105，通過TGA測(cè)試得到在0～550℃溫度范圍內(nèi)，熱損失不到15％，800℃時(shí)熱損失不到35％，表明其均具有較好的熱穩(wěn)定性。
　　 4、以DMAc為溶劑，以1，3-二溴丙烷為交聯(lián)劑，應(yīng)用溶液揮發(fā)法，成功得到了不同交聯(lián)程度的交聯(lián)改性膜。對(duì)非交聯(lián)膜及交聯(lián)膜的結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、酸摻雜水平和質(zhì)子傳導(dǎo)率等性能