季膦化陰離子交換膜的制備及性能研究.pdf

1、陰離子交換膜燃料電池在堿性環(huán)境中工作，具有燃料氧化速率快，滲透率低和可用非貴金屬催化劑等優(yōu)點(diǎn)，有著潛在的應(yīng)用前景。然而陰離子交換膜存在著穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度較差的不足之處，限制了陰離子交換膜的應(yīng)用和使用壽命，阻礙了陰離子交換膜的進(jìn)一步發(fā)展。在不損失膜電導(dǎo)率性能的前提下，制備高穩(wěn)定性和高機(jī)械強(qiáng)度的陰離子交換膜材料是一個(gè)重要的研究方向。
　　研究比較廣泛的陰離子交換膜材料主要以季胺類聚合物為主，但是由于季胺基團(tuán)分子量一般較小，熱穩(wěn)定性低，

2、在堿性環(huán)境中穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生降解反應(yīng)，限制了該類膜的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用。而帶有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的季膦化陰離子膜材料，具有較強(qiáng)的耐堿性和機(jī)械強(qiáng)度，呈現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性能。
　　本文以聚砜為基體材料，經(jīng)過(guò)氯甲基化-季鹽化-堿化過(guò)程制備了季膦化和季胺化的聚砜陰離子膜，并對(duì)這兩類陰離子交換膜的理化性能進(jìn)行了綜合比較。采用相同氯甲基化(66％)的聚砜制得的膜材料，季膦化聚砜膜在20-80℃時(shí)的電導(dǎo)率為1.6-13.8mScm-1，高于季胺化聚砜膜的電

3、導(dǎo)率（1.0-6.0mScm-1）;季膦化聚砜膜在室溫下的拉伸強(qiáng)度為25.6MPa，高于季胺化聚砜膜的拉伸強(qiáng)度(19.7MPa)。對(duì)季膦化聚砜膜的耐堿性能也進(jìn)行了研究，將膜浸于60℃的1M KOH溶液中276h，室溫下測(cè)定其拉伸強(qiáng)度，依然保持在21MPa，說(shuō)明季膦化聚砜膜具有良好的耐堿性。
　　在通常制備季胺陰離子膜過(guò)程中，氯甲基化過(guò)程時(shí)間比較長(zhǎng)，一般需要60h左右。同時(shí)，氯甲基化過(guò)程中經(jīng)常需要用到劇毒的氯甲基化試劑——氯甲基甲醚