磺化聚芳醚砜質(zhì)子交換膜的合成及性能研究.pdf

1、本論文研究了4，4’-二氟二苯砜（DFDPS）的純化及以此為原料制備功能單體3，3’-二磺化-4，4’-二氟二苯砜（SDFDPS）的制備條件，在合成了直連型磺化聚芳醚砜（SPAES）及交聯(lián)型磺化聚芳醚砜（CSPAES）的基礎(chǔ)上，通過兩類聚合物與磺化聚酰亞胺（SPI）的復(fù)合處理，制備兩類復(fù)合膜材料，并詳細(xì)研究了復(fù)合膜的各種性能。結(jié)果表明，兩類復(fù)合膜具有高穩(wěn)定性和高電導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)還初步研究了通過后交聯(lián)處理制備交聯(lián)型的SPAES的方法。

2、 以工業(yè)級DFDPS為原料，利用升華方法進(jìn)行純化處理后，采用發(fā)煙硫酸直接磺化合成SDFDPS。利用液相色譜跟蹤測試，確定了SDFDPD最佳合成條件：反應(yīng)物摩爾比（SO3：DFDPS）為3：1，在110℃下反應(yīng)20h。經(jīng)重結(jié)晶純化處理后，得到了高純度的二磺化產(chǎn)物SDFDPS。以最佳條件合成的SDFDPS經(jīng)重結(jié)晶純化處理后，得到了高純度的二磺化產(chǎn)物SDFDPS。 利用溶液澆鑄法成功制備了系列的雙磺化型SPAES/SPI復(fù)合膜。

3、SEM結(jié)果表明復(fù)合膜沒有明顯的相分離存在，顯示了二者具有很好的相溶性。由于SPI的引入，復(fù)合膜顯示了大大高于SPAES膜的尺寸穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，同時(shí)電導(dǎo)率高于SPI膜，在水中的電導(dǎo)率高于Nafion112。當(dāng)復(fù)合膜中SPAES與SPI比例是4/6時(shí)，130℃水中處理24h后水穩(wěn)定性達(dá)到了最高的Ⅴ級，溶脹率在水平方向和厚度方向分別為0.30和1.14，同時(shí)在水中的電導(dǎo)率達(dá)到了178.6mS/cm。 選用具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的CSPAES與

4、SPI制成復(fù)合膜。CSPAES/SPI復(fù)合膜相對于CSPAES膜在尺寸穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性方面都有了較大的改善，其中磺化度是60％和50％的CSPAES與SPI混合制得的復(fù)合膜130℃處理24h后水穩(wěn)定性全部達(dá)到Ⅴ級，所有的復(fù)合膜相對于SPI膜電導(dǎo)率在整個(gè)濕度范圍內(nèi)都有所提高，并且高于Nafion112在水中的電導(dǎo)率。 在二甲亞砜溶液澆鑄法澆膜的過程中加入不同比例的五氧化二磷做脫水劑，成功制備了交聯(lián)型SPAES膜。交聯(lián)的SPAES膜