芴-氮杂萘酮-聚芳醚酮离聚物的合成与性能.pdfVIP

V01．31 高等学校化学学报 No．10 20lO年10月 CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNⅣERS眦S 2074～2080 芴．氮杂萘酮．聚芳醚酮离聚物的合成与性能 李秀华，肖带丽 (华南理工大学化学与化工学院，广州5lO“1) 摘要 以双酚芴、双酚A型二氮杂萘酮、二氟二苯酮和二氟二苯酮磺酸钠为原料，通过调整4种单体的比 例以及加料顺序控制缩聚反应，制备了一系列具有不同离子交换容量的含芴和二氮杂萘酮联苯单元的嵌段 聚芳醚酮，简称芴-氮杂萘酮-聚芳醚酮离聚物．采用黏度测试、傅里叶衰减全反射红外光谱(mR．ATR)、氢 谱(1HNMR)和热失重(TGA)等分析方法，对不同结构的芴-氮杂萘酮-聚芳醚酮离聚物的分子量、结构及热 稳定性进行了表征．实验结果表明，采用控制缩聚法能够制备出不同离子交换容量的高分子量芴．氮杂萘酮- 聚芳醚酮离聚物，该系列离聚物具有良好的热稳定性．对该系列离聚物膜进行了抗氧化性、水解稳定性、吸 水率、耐醇性、离子交换容量和质子传导率测试．测试结果表明，该系列离聚物具有良好的抗氧化性、水解 稳定性、耐醇性、质子传导率和适当的吸水率． 关键词双酚芴；杂萘联苯聚芳醚酮；磺化；缩聚反应；离聚物 中图分类号063l 文献标识码A 文章编号025l聊90(2010)10．2074JD7 质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFc)的关键材料之一，它具有传导质子和将阴阳两极分 开的双重作用，目前国际上通用的商品化质子交换膜是全氟磺酸型质子交换膜，其中最具代表性的是 美国杜邦公司生产的Nafion系列膜，但由于具有造价高、甲醇渗透性高以及在高温时质子传导率大幅 度降低等缺点，限制了它的进一步使用¨。J．近年来，研究者利用不同方案研制出了多种磺酸芳烃 膜M叫7|，该类无氟质子交换膜的突出优点是原材料价格相对低廉，有望解决成本问题，使其更易于推 广应用．磺酸基具有强质子传导性，含有二氮杂萘酮联苯单元的聚芳醚酮高性能材料骨架具有优异的 机械性能、化学和电化学稳定性以及低透醇性旧“0|，含芴结构的高性能材料具有良好的高温保湿 性…“3|，控制聚合工艺得到的特定相态结构离聚物具有比无规缩聚工艺离聚物更为优异的综合性 能¨4卅7|．本文以芴一聚芳醚酮为憎水结构，氮杂萘酮一磺化聚芳醚酮为亲水结构，采取分步直接聚合的 方法，实现亲水结构和疏水结构的分离，合成了一系列具有不同离子交换容量的无氟的芴一氮杂萘酮一 聚芳醚酮离聚物质子交换膜材料． 1 实验部分 1．1试 剂 2一(4一氯乙酰基苯基)苯甲酸为自制；双酚A(聚碳级，纯度大于99．5％，俄罗斯进口分装，上海剑 诚化工有限公司)；二氟二苯酮(Al商ch化学公司)；双酚芴和二氟二苯酮磺酸钠(中山大学环境材料 研究所惠赠)；无水碳酸钾(A．R．级，江苏强盛化工有限公司)；二甲基亚砜(DMSO)和氯苯(A．R．级， 上海凌峰化学试剂有限公司)；盐酸、甲苯和邻苯二甲酸(A．R．级，广东光华化学厂有限公司)；无水 灿Cl，(C．R．级，上海美光化工股份有限公司)． 1．2双酚A型二氮杂萘酮单体的合成 收稿日期：20lO旬l讲． 基金项目：教育部高等学校博士学科点基金(批准号：也hgc7080170)和华南理工大学中央高校基本科研业务经费(批准号： 2009z帐姗蚪)资助． ． 联系人简介：李秀华，女，博士，副教授，主要从事高性能材料、燃料电池关键材料及环境友好材料的研究． Emil：liIillh眦@鲫Jt．edu．恤 万方数据 No．10 李秀华等：芴一氮杂萘酮．聚芳醚酮离聚物的合成与性能 2075 据与文献相符． 1．3聚合物的合成 1．3．1 聚合物5a一5e的合成 min 在装有搅拌器、导气管、分水器和冷凝管的