含氮雜環(huán)的磺化聚芳醚酮砜及其復合膜的制備與性能研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，越來越多的科研人員開始選擇操作方便、比功率高、結(jié)構(gòu)相對簡單、工作溫度低、啟動效果快的新型能源作為汽車，發(fā)電站等的首選能源，最能滿足新型能源條件的就是質(zhì)子交換膜燃料電池，然而質(zhì)子交換膜性能的好壞，直接影響燃料電池的使用壽命，故其對電池的使用性能起著至關(guān)重要的作用。目前市場上使用較為廣泛的具有優(yōu)異的質(zhì)子傳導率和良好的化學穩(wěn)定性的質(zhì)子交換膜是杜邦公司生產(chǎn)的全氟磺酸 Nafion膜，但其制作成本昂貴，阻醇性能較差以及在高溫條件下

2、質(zhì)子傳導率急劇下降的缺點制約了它更好的發(fā)展。因此，科研工作人員正在積極研究開發(fā)綜合性能更好的質(zhì)子交換膜。
　　目前我們課題組使用最為廣泛的是磺化芳香族類聚合物，如：磺化聚芳醚酮、磺化聚酰亞胺以及磺化聚芳醚砜等等。這類聚合物以其良好的綜合性能（如機械性能、熱穩(wěn)定性能、化學穩(wěn)定性能等特性）成為研究的基體，另外其合成工藝相對簡單，且其生產(chǎn)成本相對Nafion膜而言更是低廉，更適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
　　本論文首先利用縮聚反應制備了

3、具有良好性能的磺化聚芳醚酮，為了引入N雜環(huán)，我們又制得了含 N雜環(huán)的離子液體，然后將其進行復合，測試發(fā)現(xiàn)膜的質(zhì)子傳導率明顯提高，因為從SEM照片中可以看出，SPEEK/IL復合膜形成了連續(xù)的質(zhì)子傳輸通道，并且通過F與磺酸基團之間形成的氫鍵作用，使復合膜更加致密，機械性能有所提升，膜的甲醇滲透系數(shù)也降低了，另外復合膜的質(zhì)子傳導率為0.109S cm-1。
　　由于摻入的離子液體在膜中混合不均勻，在使用中容易流失，所以依然以具有良好性

4、能的磺化聚芳醚酮為基體，在其主鏈上引入 N雜環(huán)，N雜環(huán)中的共軛結(jié)構(gòu)具有不飽和性和易與 H+結(jié)合的性質(zhì)，在傳輸過程中既可以同時充當質(zhì)子的給體和受體來保證質(zhì)子的傳輸,而且硅原子的半徑大于碳原子的半徑，與碳原子相連時更易發(fā)生極化，從而具有更大的柔性，使聚合物更易于成膜。同樣通過縮聚的方法制備了主鏈含N雜環(huán)的磺化聚芳醚酮砜膜，經(jīng)過測試得到，該膜具有良好的熱穩(wěn)定，根據(jù)其制備過程我們推測，該膜的致密性增加了，相應的阻醇效果較好，質(zhì)子傳導率提高，因為