光敏性磺化聚芳醚酮質(zhì)子交換膜的制備與性能.pdf

1、質(zhì)子交換膜（PEM）是質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的關(guān)鍵部件，直接決定了電池的性能。目前已商業(yè)化的PEM主要為全氟磺酸膜，但由于全氟磺酸膜材料成本高、低濕度和高溫下質(zhì)子傳導(dǎo)率低、阻醇性差等缺點(diǎn)限制了其更廣泛的應(yīng)用?；腔鄯济淹蚴且活惥哂谐杀镜?、高熱穩(wěn)定性和高質(zhì)子傳導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)的質(zhì)子交換膜材料，有望替代全氟磺酸膜用于PEMFC中。但高磺化度的磺化聚芳醚酮尺寸穩(wěn)定性、氧化水解穩(wěn)定性和機(jī)械性能較差，實(shí)際應(yīng)用受到限制。為了克服這個缺點(diǎn)，制備

2、交聯(lián)型的磺化聚芳醚酮是一種行之有效的方法。
　　 本文用50％發(fā)煙硫酸磺化4,4’-二氟二苯酮（DFK）制得磺化4,4’-二氟二苯酮(SDFK)，SDFK的純度在粗產(chǎn)物重結(jié)晶4次可達(dá)98.8％。然后以4,4’-二羥基查爾酮（DHC）、SDFK和全氟聯(lián)苯（DFBP）為單體，采用共縮聚方法合成了三種不同磺化度的可直接UV光交聯(lián)的光敏性磺化聚芳醚酮（SPAEKs）。聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和FT-IR確認(rèn)，分子量以比濃對數(shù)粘度表

3、征。比較了聚合物反應(yīng)過程中不同除水方法對聚合物粘度的影響，結(jié)果表明低溫減壓除水方法得到的分子量大于常規(guī)的高溫常壓除水方法。
　　 用溶液澆鑄法制備質(zhì)子交換膜，并將其UV照射一定時間得到交聯(lián)型膜。SPAEKs的光敏性和熱穩(wěn)定性分別經(jīng)UV-Vis光譜圖、XPS和TG、DSC測試。聚合物具有良好的光敏性，主鏈上查爾酮單元中α,β不飽和結(jié)構(gòu)中的>C=C<對UV光反應(yīng)速度較快，常溫UV光照射后>C=C<的光環(huán)化反應(yīng)程度最大可達(dá)70％左右。

4、聚合物XPS光譜圖上查爾酮共軛結(jié)構(gòu)使碳原子1s軌道的電子峰(C1s)高能端處出現(xiàn)攜上峰，此峰在聚合物膜UV光照15min后基本消失，進(jìn)一步證實(shí)了查爾酮中>C=C<在UV光照射下發(fā)生了光交聯(lián)。SPAEKs同時還具有良好的熱穩(wěn)定性，酸性聚合物膜交聯(lián)前后起始分解溫度在240-259oC之間，鈉鹽聚合物膜的Tg為178-183oC。
　　 SPAEKs質(zhì)子交換膜交聯(lián)前后的各種物理化學(xué)性能和電化學(xué)性能也分別得到測試，包括溶解性、機(jī)械性能、