磺化聚芳醚砜質子交換膜的合成及性能研究.pdf

1、本論文研究了4，4’-二氟二苯砜（DFDPS）的純化及以此為原料制備功能單體3，3’-二磺化-4，4’-二氟二苯砜（SDFDPS）的制備條件，在合成了直連型磺化聚芳醚砜（SPAES）及交聯型磺化聚芳醚砜（CSPAES）的基礎上，通過兩類聚合物與磺化聚酰亞胺（SPI）的復合處理，制備兩類復合膜材料，并詳細研究了復合膜的各種性能。結果表明，兩類復合膜具有高穩(wěn)定性和高電導率等優(yōu)點。同時還初步研究了通過后交聯處理制備交聯型的SPAES的方法。

2、 以工業(yè)級DFDPS為原料，利用升華方法進行純化處理后，采用發(fā)煙硫酸直接磺化合成SDFDPS。利用液相色譜跟蹤測試，確定了SDFDPD最佳合成條件：反應物摩爾比（SO3：DFDPS）為3：1，在110℃下反應20h。經重結晶純化處理后，得到了高純度的二磺化產物SDFDPS。以最佳條件合成的SDFDPS經重結晶純化處理后，得到了高純度的二磺化產物SDFDPS。 利用溶液澆鑄法成功制備了系列的雙磺化型SPAES/SPI復合膜。

3、SEM結果表明復合膜沒有明顯的相分離存在，顯示了二者具有很好的相溶性。由于SPI的引入，復合膜顯示了大大高于SPAES膜的尺寸穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，同時電導率高于SPI膜，在水中的電導率高于Nafion112。當復合膜中SPAES與SPI比例是4/6時，130℃水中處理24h后水穩(wěn)定性達到了最高的Ⅴ級，溶脹率在水平方向和厚度方向分別為0.30和1.14，同時在水中的電導率達到了178.6mS/cm。 選用具有交聯結構的CSPAES與

4、SPI制成復合膜。CSPAES/SPI復合膜相對于CSPAES膜在尺寸穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性方面都有了較大的改善，其中磺化度是60％和50％的CSPAES與SPI混合制得的復合膜130℃處理24h后水穩(wěn)定性全部達到Ⅴ級，所有的復合膜相對于SPI膜電導率在整個濕度范圍內都有所提高，并且高于Nafion112在水中的電導率。 在二甲亞砜溶液澆鑄法澆膜的過程中加入不同比例的五氧化二磷做脫水劑，成功制備了交聯型SPAES膜。交聯的SPAES膜