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《磺化聚苯并噁唑質子交換膜的制備及性能》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、學校代碼：10255學號：2110302東華大學碩士學位論文AThesisSubmittedtoDonghuaUniversityfortheMaster’SDegree@磺化聚苯并嗯唑質子交換膜的制備及性能SYNTHESISANDCHARACTElUZATIONoFSULFONATEDPOLYBENZoXAZOLESBYDIRECTPoLYCoNDENSATIONFORPRoToNEXCHANGEMEMBRANES專業(yè)：材料加工工程Major：MaterialProcessingEegineering導師：金俊弘副研究員Supervisor：Assoc．Prof．JinJunho
2、ng作者：王文峰Author：WangWenfeng日期：2014年01月Date：January2014東華大學學位論文原創(chuàng)性聲明fHY2／M5。6IW86HIH。I本人鄭重聲明：我恪守學術道德，崇尚嚴謹學風。所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中己明確注明和引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品及成果的內容。論文為本人親自撰寫，我對所寫的內容負責，并完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。學位論文作者簽名：乏細磊日期：1口lLf年1月I丫日東華大學學位論文版權使用授權書學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文
3、的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱或借閱。本人授權東華大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。保密口，在——年解密后適用本版權書。本學位論文屬于不保密、彰學位論文作者簽名：乏‰霪指導教師簽名：今庋勿日期：1口I下年1月l牛日日期：刪中年／月f丫磺化聚苯并囁唑質子交換膜的制備及性能摘要質子交換膜是質子交換膜燃料電池(PEmc)中的關鍵材料，迄今為止，已商業(yè)化的Nation膜(杜邦公司)因具有成本較高，運行過程中礦的傳遞嚴重依賴于水的存在(低溫下會造成水／熱管理復
4、雜，催化劑中毒)等缺陷使其應用范圍受限。因此，研發(fā)能在高溫下運行的質子交換膜就非常地重要。聚苯并嗯唑(PBO)具有耐高溫、化學性及機械強度好等優(yōu)異性能，是高溫質子交換膜的一種潛在材料。本文從分子設計角度出發(fā)，成功將六氟異丙基與磺酸基團引入聚苯并嗯唑主鏈上。旨在制備出可高溫操作、并具有較高質子傳導率的新型高溫質子交換膜，提高質子交換膜燃料電池的操作溫度。具體研究內容如下：1．以4,4’一二苯醚二甲酸(ODBA)為原料，通過磺化反應合成了2，2’．二磺酸．4，4’二苯醚二甲酸(SODBA)。通過以間苯二甲酸一5．磺酸鈉(SIPA)、對苯二甲酸(TPA)和4,6．二氨基間苯二酚鹽酸鹽(D
5、AR)為原料，改變SIPA／TPA的比例，以多聚磷酸(PPA)為聚合介質，合成了不同磺化度的聚苯并噫唑(SPBO)。通過紅外光譜、元素分析等方法分析了聚合物的結構。將SPBO／PPA溶液直接熱壓成型得到多聚磷酸摻雜的聚合物膜。SPBO的特性粘度隨著磺化度的增大而減小，其值在1．12～2．56dL／g之間，分子量較低。TGA分析表明SPBO具有優(yōu)良熱穩(wěn)定性能。在氮氣氛圍下，損失5％的溫度都在246---,351℃。SPBO／PPA膜在170℃時質子傳導率都保持在0．12S／cm以上，具有優(yōu)異高溫質子傳導能力。但膜的拉伸強度最高只有9．5MPa，氧化穩(wěn)定性也較差。2．為改善磺化PBO聚
6、合物膜的機械性能，在SPBO大分子鏈上引入了含氟結構單元：對苯二甲酸．氟異丙烷(BIS—B—AF)。以SIPA、丕堡盔堂亟±堂焦迨塞磺絲鐾苤羞哇唑廈王鑾筮熊笪劍釜量絲篚TPA、DAR和BIS．B．AF為原料，改變BIS．B．AF／TPA／SIPA比例，制備了不同磺化度的聚合物(SPBO．6F)。通過紅外光譜、元素分析等方法驗證了聚合物的結構。SPBO．6F聚合物的特性粘度在9．7～1．44dL／g，與SPBO相比有所提高。TGA分析表明SPBO．6F聚合物具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性能，在氮氣氣氛下，5％失重的溫度在368"-557℃。SPB015．6F3／PPA膜在170℃時的質子傳導率高
7、達O，153S／cm。膜的拉伸強度在34．5～3．4MPa，氧化穩(wěn)定性較SPBO／PPA膜也有所提高。3．由于磺酸基團的引入會導致聚合物大分子鏈的伸直鏈結構被破壞，無法獲得高分子量的聚合物，含氟結構單元的引入可以改善膜的力學性能和氧化穩(wěn)定性。以BIS．B—AF、TPA、DAR為原料，改變TPA／BIS．B．AF的比例，制備了不同含氟量的PBO．6F聚合物。通過紅外光譜、元素分析等方法驗證了聚合物的結構。PBO．6F的特性粘度在15．53～6．19dL／g，顯示較高的分
