硫酸氢盐液晶原位聚合膜的制备及其无水质子传导研究

以环己基苯酚为液晶基元,通过取代反应制备3-(6(4-(反式-4-戊基环己基)苯氧基)己基)-1-乙烯基咪唑-3-硫酸氢根离子液晶。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁氢谱(1H NMR)对其分子结构进行表征。通过原位聚合将其固化成膜,并测试得到了中温区间(100～160℃)的无水质子传导率随温度的变化曲线。结果表明,传导过程主要基于Grotthuss机理,即质子传导过程主要是靠质子在硫酸氢根间的跳跃完成的。光聚作用让链段摆动受到了束缚,使得聚合物膜在160℃时的最高传导率(3.79×10-6 S/cm)低于相同温度下单体的最高传导率(2.37×10-5 S/cm)。     

一步法制备两性离子交换膜的方法与性能研究

通过一步法制备了一种新型的偏氟聚芴醚噁二唑两性离子交换膜。以十氟噁二唑与双酚芴为单体聚合得到基础聚合物,通过芳香亲核取代反应在基础聚合物上引入官能团制备了一种含氟聚芳芴醚噁二唑两性离子交换膜。基于密度泛函理论对官能化反应的活性位点和反应能垒进行了预测,模拟计算结果与核磁分析谱图吻合良好。制备的两性离子膜具有相对较高的离子传导率,较低的钒渗透性。70℃时,传导率为58.5 m S?cm?1;钒离子渗透系数为8 2 11.56 10 cm min????,比Nafion?117小两个数量级,有望用于全钒液流电池中。     

原位化学氧化聚合制备PANI/PMMA导电复合膜

采用原位化学氧化聚合的方法制备了聚苯胺(PANI)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合膜,电导率达到1.2×10-2S/cm.考察了苯胺单体含量、聚合温度以及聚合时间对复合膜电导率的影响;通过红外光谱分析了PANI/PMMA导电复合膜的分子结构;应用热重分析仪测试了复合膜的热性能.结果表明,原位化学氧化聚合制备PANI/PMMA复合膜的工艺是可行的,苯胺的最佳用量为35%,聚合反应时间6 h左右,聚合反应温度不宜高于40℃;复合膜的热稳定性较盐酸掺杂聚苯胺有所提高.     

BMIMBF_4/P(MMA-VBIMBr)凝胶型离子液体聚合物电解质的合成与性能

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐(VBIMBr)为单体,通过自由基溶液聚合制备了无规共聚物聚(甲基丙烯酸甲酯-1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐)[P(MMA-VBIMBr)],并以此聚合物为基体,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)为增塑剂,制备了BMIMBF4/P(MMA-VBIMBr)凝胶型离子液体聚合物电解质,采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)和电化学交流阻抗(EIS)等方法对聚合物和聚合物电解质的性质进行了研究。结果表明,聚合物电解质膜具有优良的热稳定性和机械强度;当BMIMBF4/P(MMA-VBIMBr)质量配比为2时,离子电导率高达2.77×10-3S/cm(20℃),且离子电导率随着温度的升高而迅速增加,电导率-温度曲线符合Arrhenius方程。     

主链组成对低磺化度磺化芳香族聚合物质子交换膜性能的影响

通过改变共聚单体种类,探究主链元素种类对聚合物质子交换膜性能的影响。以3,3'-二磺酸基钠盐-4,4'-二氟二苯砜为磺化单体,4,4'-二氟二苯砜为非磺化单体,4,4'-二羟基二苯醚或4,4'-二巯基二苯硫醚为共聚单体,通过亲核缩聚反应成功可控制备出磺化度分别为30%和50%的磺化聚芳醚砜（SPES）与磺化聚芳硫醚砜（SPTES）。采用流延法制备了两种聚合物的透明坚韧的质子交换膜。研究发现两种聚合物膜均显示出了良好的力学性能以及较为适中的吸水率与溶胀度。两种聚合物质子交换膜的起始分解温度达到250℃,具有良好的热稳定性。随磺化度的升高,两种聚合物膜的吸水率、溶胀率以及质子传导率均升高。由于主链硫较氧原子与苯环的共轭作用更强以及供电子硫原子与吸电子基团的相互作用,SPTES膜较SPES膜表现出更高的玻璃化转变温度（T _g）、更低的溶胀率以及更高质子传导率。其中SPES-50与SPTES-50在80℃、100%RH条件下,质子传导率分别为0.136S/cm与0.142S/cm,表明其作为质子交换膜具有潜在的应用前景。     

离子交换容量可控自交联型阴离子交换膜的制备

以N-溴代丁二酰亚胺(NBS)为溴化试剂,对十氟二唑与四甲基双酚A(TM-BPA)聚合的聚合物主链进行溴化,随后以N-乙烯基咪唑作为双功能化试剂进行功能化,制备了含有双功能化试剂的氟化聚二唑芳醚阴离子交换膜。其中,功能化试剂(作为离子交换的功能基传导离子及作为膜内分子的交联点)改善膜物理性质。制备的阴离子交换膜在80℃下的离子传导率为9.02×10-2 S·cm-1,甲醇渗透率为1.89×10-7 cm2·s-1(20℃),在碱性燃料电池中具有应用潜力。     

阴离子开环聚合合成超高相对分子质量聚硅氧烷

以二甲基硅氧烷混合环体(DMC)为单体,四甲基氢氧化铵硅醇盐为引发剂,通过阴离子开环聚合制备了固态透明的超高相对分子质量聚硅氧烷,研究了聚合体系含水量、引发剂用量以及温度对聚硅氧烷相对分子质量的影响。结果表明:聚合体系的低含水量(10×10~(-6))是得到超高相对分子质量聚硅氧烷的关键因素;在低含水量条件下,通过调节引发剂质量分数为0.28%~1.10%,可以控制聚硅氧烷的相对分子质量为(0.84~1.60)×10~6;聚合温度为105~115℃时,可以快速得到超高相对分子质量线型聚硅氧烷。     

正离子聚合制备异丁烯-对甲基苯乙烯无规共聚物及其溴化反应

通过正离子聚合法制备了异丁烯-对甲基苯乙烯无规共聚物,考察了单体浓度、聚合温度以及聚合时间对正离子聚合的影响,并通过光照溴化反应对共聚物进行溴化改性,制备出主链结构完全饱和的溴化异丁烯-对甲基苯乙烯无规共聚物(BIMS),对其结构与性能进行了表征。结果表明,在-80℃、单体质量分数为25%～28%时,异丁烯与对甲基苯乙烯正离子共聚合,聚合物的数均分子量可达2.1×10~5。随着温度的降低,聚合物的数均分子量增大,分子量分布变窄。随着溴含量的增加,BMIS中苄基溴含量也增加,当溴质量分数为1.9%时,聚合物中苄基溴摩尔分数达到1.38%。BIMS热稳定性较好,在较低的温度下仍能保持橡胶的高弹性,且耐热氧老化性能优异。     

交联聚合物PAD的制备与应用

在(NH4)2S2O8/NaHSO3氧化还原体系的引发作用下,选用丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、阳离子单体(DMC)三种单体,采用水溶液法制备了三元聚合物,对聚合物的合成方法、思路进行了介绍。对聚合物交联堵剂的耐温、耐盐、pH、抗剪切等性能进行了测试,适应地层温度70~120℃,矿化度小于25×104 mg/L的地层,该堵剂在中原油田进行了13井次的应用,效果良好。     

交联聚合物PAD的制备与应用

在(NH4)2S2O8/NaHSO3氧化还原体系的引发作用下,选用丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、阳离子单体(DMC)三种单体,采用水溶液法制备了三元聚合物,对聚合物的合成方法、思路进行了介绍。对聚合物交联堵剂的耐温、耐盐、PH、抗剪切等性能进行了测试,适应地层温度70~120℃,矿化度小于25×104 mg/L的地层,该堵剂在中原油田进行了13井次的应用,效果良好。