磷酸化交聯(lián)雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂(DGEBA)-聚乙烯醇(PVA)質(zhì)子交換膜的制備及其性能表征.pdf

1、為解決質(zhì)子交換膜的高質(zhì)子傳導(dǎo)率對(duì)濕度的過(guò)分依賴(lài)、在高溫下膜的熱穩(wěn)定性的問(wèn)題以及小分子酸摻雜到膜中易隨電極反應(yīng)生成的水而流失等問(wèn)題,本論文選用一種新型的交聯(lián)試劑雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂(DGEBA),以熱交聯(lián)的方式對(duì)聚乙烯醇(PVA)進(jìn)行交聯(lián),采用溶液澆鑄法成膜后用多聚磷酸(PPA)處理,制備了新型的磷酸化交聯(lián)質(zhì)子交換膜。論文從交聯(lián)DGEBA/PVA膜的制備和性能表征以及磷酸化交聯(lián)DOEBA/PVA膜的制備和性能表征兩個(gè)方面展開(kāi),探討了磷酸化交聯(lián)

2、DGEBA/PVA.膜在高溫低濕環(huán)境中實(shí)際應(yīng)用的可能性。
　　 以二甲基亞砜(DMSO)為溶劑,DGEBA為交聯(lián)試劑對(duì)PVA進(jìn)行交聯(lián)。分別采用傅立葉紅外(FTIR)、X射線衍射(XRD)以及溶解性測(cè)試對(duì)交聯(lián)膜進(jìn)行了表征,證實(shí)成功實(shí)現(xiàn)了交聯(lián)。系統(tǒng)表征了交聯(lián)DGEBA/PVA膜的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能、氧化穩(wěn)定性以及表面形貌。結(jié)果表明:交聯(lián)DGEBA/PVA膜具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和力學(xué)穩(wěn)定性,其降解溫度均達(dá)到200℃以上,拉伸強(qiáng)度最大達(dá)到

3、37.45MPa,足以滿足質(zhì)子交換膜的使用要求;交聯(lián)DGEBA/PVA膜還表現(xiàn)出良好的氧化穩(wěn)定性,在Fenton's試劑中浸泡60h后,交聯(lián)DGEBA/PVA膜的殘存質(zhì)量是未交聯(lián)PVA膜的7倍。由掃描電鏡(SEM)相圖可見(jiàn)膜的表面很平整,斷面沒(méi)有出現(xiàn)分相并且結(jié)構(gòu)致密。
　　 以PPA為酸化試劑,使磷酸以共價(jià)鍵的形式錨固在交聯(lián)膜基體上,以解決質(zhì)子交換膜電導(dǎo)率過(guò)分依賴(lài)環(huán)境濕度和高溫下不穩(wěn)定等問(wèn)題。通過(guò)傅立葉紅外(FTIR)和元素分析

4、對(duì)磷酸膜進(jìn)行了表征,證實(shí)成功地實(shí)現(xiàn)了磷酸化。系統(tǒng)表征了磷酸化交聯(lián)DGEBA/PVA膜的熱性能、氧化穩(wěn)定性、表面形貌、親水相尺寸大小、吸水率、尺寸穩(wěn)定性、膜中水的狀態(tài)和電導(dǎo)率。結(jié)果表明:磷酸化交聯(lián)DGEBA/PVA膜具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和抗氧化穩(wěn)定性,其降解溫度均達(dá)到200℃以上;通過(guò)小角X射線散射的方法測(cè)出了膜親水相尺寸的大小為81.38nm;當(dāng)膜的吸水率保持在較高水平(120％)時(shí)依然具有很好的尺寸穩(wěn)定性(＜60％);通過(guò)低溫DSC測(cè)出