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《含氨基磺化聚芴醚腈砜及其復(fù)合膜的制備與性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號：TB34單位代碼：10190研究生學(xué)號：201506022密級：公開碩士學(xué)位論文羅雪妍2018年6月含氨基磺化聚芴醚腈砜及其復(fù)合膜的制備與性能研究PreparationandPropertiesofSulfonatedPoly(fluoreneethernitrilesulfone)swithPendantAmionGroupsanditsCompositeMembranes碩士研究生：羅雪妍導(dǎo)師：王哲教授申請學(xué)位：理學(xué)碩士學(xué)科：高分子化學(xué)與物理所在單位：化學(xué)工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：長春工業(yè)大學(xué)摘
2、要摘要質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）是一種極具潛力的新型電化學(xué)裝置，具有能量轉(zhuǎn)化效率高，產(chǎn)物清潔環(huán)保等優(yōu)勢。充當(dāng)質(zhì)子交換膜燃料電池重要組成部件的聚合物膜，承擔(dān)著在特定環(huán)境下傳遞質(zhì)子、分隔原料的作用，其性能直接影響電池的各項指標(biāo)。為提高聚合物電解質(zhì)膜的性能，改善商用Nafion材料性能的不足，新型膜材料應(yīng)運而生?；腔枷泐惥酆衔锿ǔ＞邆渥銐虻臒岱€(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性，是現(xiàn)階段的重要研究方向。但高磺化度下，磺化芳香類聚合物易在水中過度溶脹而造成尺寸穩(wěn)定性和阻醇性能變差等問題。為抑制膜材料的尺寸變化，本文設(shè)計在聚合物骨架中引入大體積
3、剛性疏水基團(tuán)，并構(gòu)建聚合物鏈間相互作用，形成致密的結(jié)構(gòu)，從而增強膜的綜合性能。本文首先制備了4-氨基苯基對苯二酚單體，并通過四元縮聚的方法將氨基、磺酸基團(tuán)、腈基和芴基引入同一分子鏈，合成含氨基的聚芴醚腈砜共聚物（Am-SPFENS），以期通過調(diào)整聚合物的結(jié)構(gòu)來改善其性能。與后磺化法相比，直接縮聚法可通過調(diào)整投料比來精確控制聚合產(chǎn)物的磺化度，也避免了后磺化過程中交聯(lián)和降解等副反應(yīng)發(fā)生。共聚物分子鏈中大體積剛性芴基的存在，構(gòu)建了疏水聚合物骨架，限制膜過度溶脹，并利用空間位阻效應(yīng)抵抗了氧化劑的攻擊，提高材料的氧化穩(wěn)定性。強極性腈基具
4、有高的偶極矩，可作為交聯(lián)位點與其他基團(tuán)相互作用，維持膜的尺寸穩(wěn)定性，此外，腈基的存在能夠促進(jìn)分子鏈間親水基團(tuán)聚集。聚合物上氨基與磺酸基團(tuán)間的酸堿相互作用也有利于構(gòu)建致密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而限制甲醇分子通過，將膜的甲醇滲透系數(shù)控制在8.05~16.06×10?7cm2s–1范圍內(nèi)。80℃下Am-SPFENS的質(zhì)子傳導(dǎo)率為0.081Scm-1，高于同條件下Am-SPAEKS的0.071Scm-1。為進(jìn)一步增強膜材料的質(zhì)子傳導(dǎo)能力，本文還通過共混鋪膜的方法制備了不同磷鎢酸含量的含氨基聚芴醚腈砜/磷鎢酸復(fù)合膜（Am-SPFENS/HPW）
5、。磷鎢酸是良好的質(zhì)子導(dǎo)體，且具有水溶性，本文利用氨基與HPW間的酸堿相互作用、腈基對HPW的吸附作用以及磺酸基團(tuán)與HPW間的氫鍵作用來固定HPW，再加上強極性腈基間相互作用以及氨基與磺酸基團(tuán)間相互作用所形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也將HPW進(jìn)一步束縛在膜中，不僅能夠增強雜化膜質(zhì)子傳導(dǎo)能力，也使其具有足夠的氧化穩(wěn)定性，100℃下Am-SPFENS/HPW30復(fù)合膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率高達(dá)0.098Scm-1，該系列雜化膜在中高溫燃料電池的研究和使用中具有一定的潛在價值。關(guān)鍵詞：聚芴醚腈砜磷鎢酸氨基復(fù)合質(zhì)子傳導(dǎo)率IAbstractAbstractPro
6、tonexchangemembranefuelcells(PEMFCs)havepotentialtobecomenewtypeofelectrochemicaldevicesbyvirtueofhighenergyconversionefficiencyandlowgreenhousegasemissions.Asoneofthevitalcomponentofpolymerelectrolytemembranefuelcell,protonexchangemembrane(PEM)actedasaprotonconduct
7、oraswellasaseparatorbetweentheanodeandcathodechambersinfuelcells.Thepropertiesofprotonexchangemembraneshavedirectimpactonthequalitiesoffuelcells.NovelmembranematerialswithimprovedperformancehaveexpectedtosurmountthebarriersofcommercialNafion.Sulfonatedaromaticpolyme
8、rshaveattractedwideconcernduetotheiroutstandingthermalstabilityandchemicalstability.Inordertosolvetheproblemofpoordimensionalstabilityands
