磺化聚芳醚砜类侧链型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 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名：狴∑ 一 硼f年今月泪 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：[毳趄 矽心年弓月归 硕士学位论文 硕士学位论文 磺化聚芳醚砜类侧链型质子交换膜的制备及改性 摘 要 作为燃料电池用的电解质膜，全氟聚合物膜因为其优异的化学和物理稳定性，高湿 低温下的高质子电导率而被广泛应用，例如N撕on和Flemion系列。然而，它们也存在 着操作温度低、成本高、燃料渗透率高等缺点。为了克服这些缺点，学者们开始研究低 成本、高效率的芳香族质子交换膜。 本论文致力于开发新型的侧链型质子交换膜材料，通过交联、复合等方法进一步进 行材料改性，并对其性能与结构的关系进行了讨论，主要包括质子电导率、吸水率、尺 寸变化、水解稳定性、机械强度等。 以十氟联苯、4’4．二羟基二苯砜及2．萘酚．6，8．二磺酸钾为原料通过亲核取代反应制 备了一系列新型磺化聚醚砜质子交换膜SPES_NDsx。所制备的膜(IEC=1．22．2．07 mmo垤) 表现出极低的吸水率(27．58％)及优异的尺寸稳定性。60 oC下，SPES．NDS60(1．68 mmol儋) 的电导率达到124 mS／cm，吸水率仅为40％。 在合成SPES-NDSx及磺化聚酰亚胺(SPI)两种聚合物的基础上，采用不同配比， 制备了一系列SPES．NDS√SPI复合型质子交换膜，并对其性能进行了研究。结果表明， 由于SPI的引入，复合膜的尺寸稳定性及机械性能都有了较大的提高，它们的水解稳定 性也大大提高，在140 oC水中高温处理24h后，所有复合膜都仍然具有Ⅳ级以上的稳 定度，重量损失也都控制在6％以内。虽然复合膜的质子电导率随着SPI含量比例的增 加而降低，但SPES-NDS70／SPI系列都显示出高于Nmonll2的质子电导率，表现出良 好的综合性能。 在合成嵌段型非磺化聚合物主链的基础上，通过引入磺化低聚物作为接枝侧链，成 功制备了一系列具有不同磺化度及交联度的磺化聚醚砜质子交换膜bSPAES。因为交联 及侧链磺化结构的影响，所有膜都表现出优异的尺寸稳定性，例如60 oC下，所有膜的 平面方向尺寸变化都在3％以内，厚度方向控制在7．16％，尺寸变化的各向异性尤其满 足燃料电池的运行需要。同时，bSPAES膜在较低离子交换容量的水平下保持了较高的 电导率，其中，bSPAES．5／5膜在整个温度范围内都表现出与N蕊0n112相当的电导率， 并具有比N撕onll2更优异的尺寸性能。 关键词：磺化聚芳醚砜，侧链，交联，共混膜，质子电导率 Abstract Abstract 硕士学位论文 Abstract Currently，perfluorillated polymer memb舢es haVe been谢dely used aS polymer electrolyte meInb砌e in如el cells for tlleir excellent chemical and p11ysical s切bili吼lligh proton corlductiVit)，under low humidity，for ex锄ple，Nafion arld Flemion series．HoweVer， they are aIso limited by some shortcomings such as low operating temperatufe(0—800C)，11igh cost and hi曲 如el permeabili够 To oVercome mese draⅥrbacks， many Iow-cost， m曲一efficiency arom撕c pr