一类低溶胀率磺化聚芳醚砜质子交换膜材料的制备及性能

论文摘要

通过两步有机反应,设计合成了一种含3,5-二苯基苯侧基结构的活性二氟砜单体——3,3’-二（3,5-二苯基苯）-4,4’-二氟二苯砜。以此单体、4,4’-二氟二苯砜和4,4’-二羟基二苯甲酮为起始原料,经过芳香亲核取代缩聚和温和的后磺化反应,制备了一系列磺化聚芳砜质子交换膜（TS-PAS-xx）。分别利用红外光谱和核磁共振氢谱对所制聚合物的结构进行了表征分析。结果表明,所制质子交换膜表现出适中的吸水率和较低的溶胀率,在80℃时,膜的溶胀率均不超过15.7%。原子力显微镜测试表明这些质子交换膜形成了明显的"亲水-疏水"相分离结构,该结构有利于质子传导率的提高,80℃时TS-PAS-34膜的质子传导率达到了182 mS/cm,与Nafion112相当,优于其它已报道的一些具有相同离子交换容量（IEC）的聚芳砜质子交换膜的传导率。该膜还具有良好的热性能、力学性能和优异的耐化学氧化稳定性。

论文目录

• 1 实验部分
•   1.1 主要试剂
•   1.2 单体的合成
•     1.2.1 3,3’-二溴-4,4’-二氟二苯砜中间体的合成:
•     1.2.2 3,3’-二（3,5-二苯基苯）-4,4’-二氟二苯砜单体的合成:
•   1.3 侧链型聚芳砜的合成
•   1.4 聚芳砜的磺化及膜的制备
•   1.5 性能测试与表征
•     1.5.1 1H-NMR测试:
•     1.5.2 力学性能（GB-T13022）测试:
•     1.5.3 FT-IR测试:
•     1.5.4 热失重（TGA）分析:
•     1.5.5 膜的吸水率和尺寸稳定性测定:
•     1.5.6 膜的质子传导率测定:
•     1.5.7 磺化膜的形貌观测:
•     1.5.8 耐化学氧化稳定性测试:
• 2 结果与讨论
•   2.1 单体的合成及表征
•   2.2 聚芳砜及其磺化聚合物的合成与表征
•   2.3 膜的吸水率和溶胀率
•   2.4 质子传导率和膜的形貌
•   2.5 膜的热性能、力学性能及氧化稳定性
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 周远鹏,汪称意,陶正旺,邢毅,余彬,李坚,任强

关键词: 质子交换膜,磺化聚芳砜,吸水率,溶胀率,耐化学氧化稳定性

来源: 高分子材料科学与工程 2019年12期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 无机化工,材料科学,工业通用技术及设备,电力工业

单位: 常州大学材料科学与工程学院

基金: 国家自然科学基金资助项目(21404016),江苏省重点研究计划(BE2017645),江苏省研究生实践创新计划(KYCX17-2088),江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师资助计划

分类号: TM911.4;TB383.2

DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0335

页码: 22-29

总页数: 8

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