含磺酸基雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮質子交換膜材料的研究.pdf

1、本論文是以磺化聚芳醚酮在質子交換膜中的應用為研究背景，從分子設計的角度合成了幾種含不同側基的磺化雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮(SPPEKs)。以25％發(fā)煙硫酸為磺化劑，以4，4’—二氟苯甲酮(DFB)為原料通過親電取代反應得到3，3’—二磺酸鈉基—4，4’—二氟苯甲酮(SDFB)。以4-(3，5-二甲基—4-羥基苯基)—2，3-二氮雜萘-1-酮(DMDHPZ)、SDFB、DFB或4，4’—二氯二苯砜(DCS)為單體，通過親核縮聚反應合成了一系列不同

2、磺化度、高分子量的含二甲基磺化雜萘聯(lián)苯聚醚酮和聚醚砜酮(SPPEK—DM和SPPESK—DM)，特性粘度都在1.0dL/g以上。不同比例的SDFB、DFB與含苯基雜萘聯(lián)苯類雙酚單體(DHPZ—O)進行聚合，得到不同磺化度的含苯基磺化雜萘聯(lián)苯聚醚酮(SPPEK—O)；以DHPZ—O，SDFB，DFB和2，6-二氟苯腈(DFBN)為單體，通過直接聚合的方法合成了一系列不同磺化度的磺化雜萘聯(lián)苯聚醚腈酮(SPPENK—O)。利用FT—IR和1H

3、—NMR對所合成的磺化雜萘聯(lián)苯聚醚酮進行了結構表征。用熱失重分析儀(TGA)研究了磺化聚合物的熱穩(wěn)定性，5％的熱失重溫度分別在430℃(鹽型)和318℃(酸型)以上，表明其具有良好的熱穩(wěn)定性。 磺化雜萘聯(lián)苯聚醚酮都溶于NMP，DMAC等極性非質子溶劑。以NMP為溶劑，用溶液澆鑄法制備聚合物均質膜。測試了膜的吸水率、溶脹率、離子交換容量、耐氧化性、力學性能、質子傳導性和阻醇性能。結果表明，吸水率、溶脹率和質子傳導率隨著磺化度和溫度

4、的增加而增加，耐氧化性和阻醇性能隨著磺化度的增加而降低。所制備的SPPEK—DMs和SPPEK—Os膜具有較好的力學性能，拉伸強度都在47Mpa以上，高于Nafion膜的數(shù)值。 對不同結構磺化雜萘聯(lián)苯聚醚酮的性能進行了比較。由于甲基取代了酚氧原子鄰位的活潑氫原子，SPPEK—DM具有最好的氧化穩(wěn)定性。SPPENK—O具有相對較高的質子傳導率?；腔s萘聯(lián)苯聚芳醚酮膜在溫度高于85℃、磺化度大于0.9時質子傳導率均高于10-2S·c