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基于后磺化的聚芳醚类质子交换膜的制备及性能研究

李龙  
【摘要】:随着对聚芳醚类质子交换膜研究的深入开展,人们逐渐意识到,由于其特定结构的限制,导致聚芳醚上磺酸基的酸性不强,因此必须通过增加IEC值来提高质子交换膜的传导率,但是随着磺化度的增加,膜的吸水率和溶胀率也会增加。过度的溶胀会使膜的综合性能下降,本论文工作主要是围绕着如何提高膜的综合性能展开。首先,通过从分子结构设计的角度出发,制备出了一系列含有磺酸基和羧基的磺化聚芳醚材料,经研究发现,通过后水解的方法,可以成功的在聚合物主链上引进羧基,虽然羧基对质子传导率的贡献不高,但却是聚合物上的一个很好的活性基团;其次我们制备了含芴的聚醚醚酮酮,考察了不同的磺化时间对磺化度的影响,并且制备了一种高氨基含量的聚醚醚酮,我们利用高性能的氨基聚醚醚酮作为复合材料中的骨架支撑对含芴的磺化聚芳醚酮进行改性,使材料的抗溶胀和抗氧化性能都得到了很大提高;最后,在聚合物中引入八苯胺基POSS,利用氨基与磺酸基的相互作用,使POSS在磺化膜中均匀分散,膜的吸水率和溶胀率都有了一定的下降,并讨论了以上所有材料在燃料电池中使用的可行性。


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