磺化嵌段聚醚砜质子交换膜的制备及改性-环境工程专业论文.docxVIP

研究生优秀毕业论文 声 声 明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学 位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布 过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的 材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文中作了明 确的说明。 研究生签名： ．}Dl；1年3 R J-zEt 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上 网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权 其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于必威体育官网网址论文， 按必威体育官网网址的有关规定和程序处理。 研究生签名： 上口lS年3只二1日 硕士学位论文 硕士学位论文 磺化嵌段聚醚砜质子交换膜的制备及改性 摘 要 质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其产电效率高与环境友好等特点，成为当前 新能源方面研究的热点。其中质子交换膜作为燃料电池中的核心部件之一，直接影响到 燃料电池的运行性能。 本论文通过后磺化制备并表征了几类基于磺化聚芳醚砜(SPAES)共混、交联改性 的质子交换膜材料，之后通过共混、交联等一系列改性方式来提高聚合物膜的性能，并 详细表征了吸水率、离子交换容量、尺寸变化、水解稳定性、机械强度和质子电导率等 性能。 以9,9-双(4．羟苯基)芴(BHPF)与4，4’一二氟二苯砜(DFDPS)合成具有羟端基 的低聚物，之后用十氟联苯(DFBP)对其两端封端，在发烟硫酸中对其进行磺化得到 亲水低聚体，以4，4’．联苯二酚(BP)与4，4’．二氟二苯砜(DFDPS)合成具有羟端基的 疏水低聚物，然后通过两种低聚物的缩聚反应，制备了一系列有着刚性亲水段和柔性疏 水段的磺化嵌段聚芳醚砜(bSPAES．SF)。制得的bSPAES—SF膜(1．12—2．09 mmol／g)表 现出较高的电导率、良好的水解和平面方向尺寸稳定性，其中bSPAES．SF(5／10)．60膜 (2．09 mmol／g)在水中30 oC下电导率达到182 mS／cm，且平面与厚度上的尺寸变化分 别为12．4％与16．6％。 以上述合成出的bSPAES．SF和SPI(NTDA．BAPBDS／BAPB型)为原料，采用不 同质量配比，合成出一系列新型的复合质子交换膜(bSPAES．SF／SPI)。结果表明两种聚 合物具有很好的相容性，得到的共混膜表面均一、透明。相比bSPAES．SF膜，共混膜 的机械性能有了很大的提升，同时在吸水率和尺寸变化上也有所下降。30 oC下复合膜 的电导率范围在136．191 mS／cm，都高于相应的SPI膜，且具有良好的水解稳定性，失 重率不超过7．1％。 以十氟联苯(DFBP)与4，4．(六氟异丙叉)双酚(HFBPA)合成出主链聚合物， 以3,3’．二磺化_4，4’．二氟二苯砜(SDFDPS)与4，4’．联苯二酚(BP)合成出羟基终端 亲水低聚体，然后通过亲核取代反应完成交联反应，制备出一系列M．gc．SPAES(n)．x／y 支链交联型质子交换膜材料。制得的质子交换膜的滴定IEC与理论IEC十分接近，说 明交联反应完全。交联膜具有着优良的尺寸和水解稳定性，其平面与厚度方向上的尺寸 变化范围分别为4-8％和6．15％，水解失重率不超过1．3％。在相同条件下，电导率主要 受到IEC和亲水段链段长度共同影响，亲水链段越长，膜的电导率越高。 关键词：磺化聚芳醚砜，嵌段聚合物，质子电导率，复合膜，支链交联膜 Abstract Abstract 硕士论文 Abstract Proton exchange membrane fuel cells(PEMFC)，due to their high efficiency and environmental friendship，have become a focal point of current research of new energy．One of the important components in a PEMFC is the proton exchange membrane(PEM)，which decided the operation performanc