一种新型磺化聚芳醚砜的合成、表征与性能

以3,3′-二磺酸钠基-4,4′-二氯二苯砜(SDCDPS)、4,4′联苯酚(BP)、4,4′-二氯二苯砜(DCDPS)为原料,利用亲核缩聚反应,通过调整SDCDPS和DCDPS的比例与4,4′联苯酚(BP)共聚,合成了一系列具有不同磺化度的磺化聚芳醚砜.该聚合物具有较高的分子量和良好的热稳定性,Ds0.8与Ds1.2的聚合物能铺成韧性较好的质子交换膜.     

磺化聚醚砜膜和聚醚砜／磺化聚醚砜共混膜初探

以氯磺酸为磺化剂，以二氯甲烷为溶剂，在室温下合成了磺化聚醚砜（SPES），并采用红外光谱证明了SPES中-SO3H基团的存在。采用流延法制备了SPES膜和PES／SPES共混膜。SPES膜在室温下的电导率和甲醇透过系数随着磺化度的增大而增大。由于PES／SPES共混膜存在相分离行为，导致其甲醇透过系数随PES的含量增加而降低。PES的加入降低了共混膜-SO3H基团的浓度，导致共混膜的电导率也降低。所制备SPES膜和PES／SPES共混膜表现了较好的质子传导性能和阻醇性能，有望作为直接甲醇燃料电池用质子交换膜。     

磺化聚醚砜膜和聚醚砜/磺化聚醚砜共混膜初探

以氯磺酸为磺化剂,以二氯甲烷为溶剂,在室温下合成了磺化聚醚砜(SPES),并采用红外光谱证明了SPES中-SO3H基团的存在。采用流延法制备了SPES膜和PES/SPES共混膜。SPES膜在室温下的电导率和甲醇透过系数随着磺化度的增大而增大。由于PES/SPES共混膜存在相分离行为,导致其甲醇透过系数随PES的含量增加而降低。PES的加入降低了共混膜-SO3H基团的浓度,导致共混膜的电导率也降低。所制备SPES膜和PES/SPES共混膜表现了较好的质子传导性能和阻醇性能,有望作为直接甲醇燃料电池用质子交换膜。     

基于磺化聚芳醚砜的共混质子交换膜制备及性能

为了提高磺化聚芳醚砜(SPAES)类质子交换膜的质子导电率及尺寸稳定性,制备了一系列N型(或T型)SPAES共混质子交换膜.采用共混方式,利用具有不同离子交换容量(IEC)的磺酸钠盐(或磺酸三乙胺盐)型SPAES进行了制备.通过测试得到共混膜的膜面方向及厚度方向的尺寸变化率.采用电化学阻抗光谱技术测定共混膜在平面方向的质子导电率.结果表明:T型共混膜的共混性高于N型共混膜;共混膜的尺寸稳定性明显增强,如IEC为2.07 meq/g的TS0共混膜在30℃水中膜平面方向及厚度方向的尺寸变化率仅为0.14和0.15;共混膜在温度60℃相对湿度30％～100％下质子导电率(8～247 mS/cm)与纯SPAES膜相当.     

对苯二酚型磺化聚芳醚酮的合成与性能

以双(4-(对氟苯甲酰基)苯基)苯基氧化磷(FPPPO)和对苯二酚聚合制得对苯二酚型含磷聚芳醚酮(PAEK-H).用浓硫酸直接磺化PAEK-H,制得对苯二酚型磺化聚芳醚酮(SPAEK-H),并通过改变磺化时间来控制磺化度.利用红外光谱,核磁共振对SPAEK-H的结构进行了表征,用热重分析仪对其热性能进行了分析.通过计算得到了SPAEK-H的离子交换容量(IEC)和磺化度(DS)值,并对其力学性能进行了测试.     

基于磺化聚芳醚砜／交联聚丙烯酰胺的semi-IPN质子交换膜的制备及性能

以4,4,-二氟二苯砜、4,4,-联苯二酚、3,3’二磺化-4,4’-二氟二苯砜钠盐为原料,经亲核取代共聚反应,合成了磺化聚芳醚砜（SPAES）聚合物。以偶氮二异丁腈为引发剂,丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为原料,经自由基聚合合成了交联聚丙烯酰胺（CPAM）,利用溶液浇铸法制备了-系列半互穿聚合物网络结构质子交换膜（semi—IPN—SPAES／CPAM）。研究了该系列膜的离子交换容量、吸水率、尺寸变化率、质子导电率及水解稳定性。结果表明,该类质子交换膜具有较低的吸水率、良好的尺寸稳定性、较高的质子导电率及水解稳定性。与不含semi—IPN结构的SPAES膜相比,semkIPN—SPAES／CPAM膜在低湿度条件下的质子导电率有了大幅度的提升。     

不同侧基对磺化聚醚醚酮质子交换膜的影响

以特丁基对苯二酚和邻甲基对苯二酚分别制备两个系列磺化聚醚醚酮. 对聚合物及其膜的一些性能进行了研究, 探讨了不同取代侧基对聚合物溶解性、 热性能、 力学性能和质子传导性等性能的影响.     

磺化聚醚醚酮(sPEEK)/SiO2杂化质子交换膜的制备与表征

为提高磺化聚醚醚酮(sPEEK)质子交换膜的耐甲醇渗透性能,用正硅酸乙酯为前驱体制得硅溶胶,在sPEEK中原位生成SiO2,制备了直接甲醇燃料电池用sPEEK/SiO2杂化质子交换膜材料,用核磁共振(1H-NMR)和Fourier红外光谱(FT-IR)表征了膜的化学结构,用扫描电子显微镜(SEM)观察了sPEEK与SiO2的复合形态,用交流阻抗仪和气相色谱仪分别测定了膜的质子传导率和甲醇渗透系数。实验结果表明,在质子传导率没有严重降低的同时,杂化膜的阻醇性得到了较好的改善。     

磺化聚芳醚腈砜酮热、氧化及水解稳定性能研究

将自制二氮杂萘酮类双酚(DHPZ),与自制的磺化4,4'-二氯二苯砜(SDCS、商用2,6-二氯苯腈(DCBN)及4,4'-二氟二苯酮(DFK)进行高温缩合共聚合反应,合成了一系列磺化度可任意调控的新型磺化聚芳醚腈砜酮(SPPENSKs)共聚物.采用热失重分析仪(TGA)分析得到磺化度0.80的SPPENSK的5%热失重温度为455.0℃.把此系列聚合物溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,刮制成膜·研究了SPPENSKs膜的热稳定性、水解稳定性、抗氧化等性质以及离子交换容量IEC等.研究结果表明新型磺化聚合物膜有良好的耐热稳定性、水解稳定性及抗氧化稳定性等.SPPENSK-80膜的IEC为1.32 mmol/g,高于Nafion1135的IEC(0.91 mmol/g).     

含咪唑基磺化聚酰亚胺质子交换膜的制备及性能

将1,4,5,8 萘四酸二酐（NTDA）与不同的磺化二胺单体、5 氨基 （2 对氨基苯）苯并咪唑（APABI）及9,9’ 对(4 氨基苯基)芴（BAPF）在间甲酚介质中进行缩聚，通过控制磺化二胺与其他二胺单体的摩尔比，合成了一系列具有不同离子交换容量（IEC）的含咪唑基磺化聚酰亚胺（Im SPI）.同时，用溶液浇注法制得了具有良好机械强度的磺化聚酰亚胺薄膜，这些磺化聚酰亚胺薄膜在较高的相对湿度下显示出与Nafion112相当甚至更高的质子导电率，咪唑基的引入显著提高了膜的抗自由基氧化性，但膜的耐水性没有明显变化.     

Polymer Materials for Fuel Cell Membranes ：Sulfonated Poly（ether sulfone） for Universal Fuel Cell Operations

Polymer electrolyte fuel cells （PEFCs） have been spotlighted because they are clean and highly efficient power generation system. Proton exchange membrane fuel cells （PEMFCs）, which use reformate gases or pure H2 for a fuel, have been employed for automotives and residential usages. Also, liquid-feed fuel cells such as direct methanol fuel cell （DMFC） and direct formic acid fuel cell （DFAFC） were studied for portable power generation.     

Improved Performance of Sulfonated Polyarylene Ethers for Proton Exchange Membrane Fuel Cell

The proton exchange membrane （PEM） is one of key components in fuel cell system. Its properties are very important in determining PEMFC performance. The membranes presently used in fuel cell are perfluorosulfonic polymaers, such as Nation from Dupont. Although they have high proton conductivity and excellent chemical stability, their too high production cast and methanol permeability lead to failure of fuel cell applica- tion. Therefore, various partially fluorinated and non-fluorinated polymer electrolytes are under development for PEMFC application since one decade. In the middle of non-fluorinated polymer electrolytes, sulfonated poly（arylene ether）s display high thermal stability, good mechanical properties and exceptional resistance to oxidation and acid catalyzed hydrolysis. They have been regarded as well-suited proton exchange membrane candidates for fuel cells.     

含六氟异丙烷结构的聚芳醚酮和聚芳醚砜的合成与性能

以双酚AF和4,4-二氟二苯酮、4,4-二氯二苯砜为单体采用亲核取代反应,通过缩聚法合成了新型含氟聚芳醚酮(PAEK-AF)和含氟聚芳醚砜(PAES-AF)。凭借FT-IR、GPC、DSC、TGA等分析手段对聚合物的结构和性能进行了表征和研究。结果表明:所合成的PAEK-AF和PAES-AF具有较高的分子量(Mw>2.4×105);良好的耐热性(玻璃化转变温度Tg分别为163、200℃),优异的热稳定性(空气中失重5%的温度分别为515、525℃);1 MHz下的介电常数分别是1.69和1.89;良好的溶解性,室温下能溶解在N甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、四氢呋喃、氯仿等有机溶剂中。     

磺化聚芳醚酮的合成与表征

以二氟二苯甲酮(DFK)、磺化二氟二苯甲酮(SDFK)和双酚A为原料,合成了双酚A型磺化聚芳醚酮(SPAEK-A),通过FT-IR对其结构进行了表征,并对离子交换容量、磺化度、拉伸强度、弹性模量及热性能进行了测试.结果表明:双酚A型磺化聚芳醚酮具有良好的性能,可以满足质子交换膜的要求.     

酚酞型聚芳醚砜/蛭石复合膜的制备与性能

以十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA+Br-)为插层剂,对蛭石(VMT)插层,制备有机柱撑蛭石(OVMT).XRD分析表明:经HDTMA+Br-插层后,OVMT的层间距由柱撑前的1.46nm增大到4.70nm,柱撑效果明显.通过浸没沉淀相转化法制备酚酞型聚芳醚砜(PES-C)/OVMT复合膜,研究了蛭石的加入量对PES-C/OVMT复合膜隔热性能、热稳定性能和机械性能的影响规律,结果表明:5%的蛭石添加量即可有效提高PES-C/OVMT复合膜的隔热性能、热稳定性能和机械性能.     

氯甲基杂萘联苯聚醚砜的制备及表征

采用杂萘联苯聚醚砜(PPES)与氯甲醚反应,制备了氯甲基杂萘联苯聚醚砜(CMPPES).用FTIR、1H-NMR等测试手段对聚合物的结构进行了表征,用氧瓶燃烧法对产物中氯含量进行了测定.为了获得不同氯甲基进程的产物,考察了溶剂、反应温度、氯甲醚用量、不同催化剂及其用量对产物中氯含量的影响,得到了特定氯含量的适宜的合成工艺条件.