柔性含醚季鏻侧链聚砜阴离子交换膜研究

燃料电池为氢能高效利用提供了解决方案,阴离子交换膜是燃料电池的核心部件。季鏻碱性功能基团常连接大体积供电基团提升耐碱性,但阻碍OH^-传导。本文提出具有高传导和碱稳定性的柔性含醚季鏻功能侧链,季鏻阳离子与聚砜主链间的含醚脂肪间隔基团增强了侧链柔性,促进季鏻功能基团聚集;醚氧原子比N、C原子电负性更强,可提高亲水性;季鏻连接的三(2,4,6-三甲氧基苯基)大空间位阻通过阻隔OH^-进攻提升膜的碱稳定性。结果表明,柔性含醚季鏻侧链型聚砜阴离子交换膜显示出极低的溶胀率(约10%),较高的氢氧根离子电导率(80℃下为79.6 mS/cm)和优异的耐碱性(80℃、1 mol/L NaOH热碱溶液浸泡168 h后,氢氧根离子电导率保持率超过90%,而拉伸强度仅下降约2%).     

侧链多阳离子型氟化聚芴醚阴离子交换膜及其全钒液流电池性能

阳离子基团的分布对阴离子交换膜的微观相态和阴离子传导率有显著的影响.为开发全钒液流电池用高性能阴离子交换膜,本文通过向含有二甲胺基团的氟化聚芴醚前驱体接枝含阳离子烷基链的方式,合成了具有相似离子交换容量的一系列侧链多阳离子型氟化聚芴醚.实验结果表明,多阳离子侧链的引入能促进微观相分离的形成并提升阴离子传导率.同时,侧链...     

主链结构对阴离子交换膜碱稳定性的影响

碱性阴离子交换膜燃料电池(AAEMFCs)可使用低成本的非Pt催化剂,具有反应高效及环境友好等优点,因可在一定程度上取代质子交换膜燃料电池(PEMFCs)而备受关注.阴离子交换膜(AEMs)作为AAEMFCs的核心部件,需要兼备优异的OH-传输性能、机械性能、热稳定性及碱稳定性等.但目前AEMs仍面临的巨大挑战是耐碱性...     

微结构对环铵型酚酞聚芳醚砜阴离子交换膜性能的影响

制备了一系列结构微小差异的环铵型酚酞聚芳醚砜阴离子交换膜材料(PES-PPH-R-OH),并通过核磁共振氢谱对其结构进行了表征,详细评价了膜的热性能、力学性能、微相分离结构、离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀率及离子传导率等性能,重点研究并揭示了功能基团微小化学结构差异对相应膜性能的影响规律.研究结果表明,功能环铵基...     

新型聚芳醚酮离聚物膜材料的合成及结构表征

以二氯二苯甲烷和2,6-二甲基苯酚为原料合成了含有阻碍基团的双酚单体,用此双酚单体和1,3-二(4-氟苯甲酰基苯)在无水碳酸钾存在的条件下反应制得聚芳醚酮,然后用氯磺酸磺化,控制反应条件,使磺酸基团恰好进入苯环对位,制得新型结构的磺化聚芳醚酮。用DM SO溶解,倾于干净平整的玻璃板上制得无氟质子交换膜。     

萘基侧链型阴离子交换膜的制备

采用ATRP反应合成了聚苯乙烯甲基苯乙烯的全碳主链聚合物,侧链接枝含萘基及长烷基链的季铵型阳离子功能化基团,制备了萘基侧链型阴离子交换膜.电镜观察到膜内存在明显的微相分离结构,小角X光散射也证明其存在较大的离子域,这可归因于膜主链与侧链亲疏水性的显著差异.其中,PSMS-NAPMQA-5膜在80℃离子电导率为98.53...     

基于乌尔曼偶联反应制备的密集季铵化型全钒液流电池阴离子交换膜

离子传导率和选择性是全钒液流电池隔膜的两项核心性能指标.本文基于乌尔曼偶联反应设计合成含八苯甲基的双酚单体,然后依次将其聚合、溴甲基化、季铵化制得一系列密集季铵化型阴离子交换膜(QA-OMPFEKs).产物QA-OMPFEK-20 (离子交换容量IEC=1.66 mmolg^-1)的室温SO42-传导率为9.62 mS...     

一种含芴聚芳醚酮质子交换膜的合成与表征

采用先磺化法,通过控制双酚芴、二氟苯甲酮和磺化二氟苯甲酮的比例,合成了磺化聚芴醚酮,对其结构进行表征,并制备成质子交换膜,对其性能进行了研究.结果表明其具有高的热稳定性、化学稳定性及足够的机械性能.同时还具有较好电池性能.     

季铵化壳聚糖-聚乙烯醇阴离子交换膜的性能

碱性直接甲醇燃料电池(ADMFC)具有电极反应速率高,甲醇渗透率低的优点,阴离子交换膜是ADMFC的核心之一.以壳聚糖(CS)和环氧丙基三甲基氯化铵为原料合成季铵化壳聚糖,将其与聚乙烯醇(PVA)共混后制得一系列不同配比的季铵化壳聚糖(QCS)/聚乙烯醇阴离子交换膜,对膜的导电率和甲醇渗透系数进行了测试和分析.结果表明:季铵化壳聚糖与聚乙烯醇有较好的相容性,所制季铵化壳聚糖(QCS)/聚乙烯醇共混膜结构致密均匀,膜的吸水率和溶胀度随季铵化壳聚糖含量增大而减小,离子导电率随季铵化壳聚糖含量增大而提高,80℃时季铵化壳聚糖含量为60%的共混膜导电率最高可达2.5×10-2 S/cm.膜的甲醇渗透系数低于Nafion膜.     

新型可溶性聚芳醚腈酮的合成及其在绝缘漆领域的应用

以4种含杂萘联苯结构的类双酚单体分别与2,6-二氯苯腈、4,4-二氟酮进行亲核缩聚反应,制备了一系列新型含杂萘联苯结构的聚芳醚腈酮树脂.研究了不同类双酚单体结构对聚合物性能的影响.所制备聚合物均具有较高的分子量,特性粘度在0.50dL/g以上,可溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP),N,N-二甲基乙酰胺(DMAc),氯仿等极性非质子型有机溶剂中.聚合物的结构以FT-IR进行表征;利用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)研究了聚合物的耐热性能,结果表明,该类聚芳醚腈酮树脂具有优异的耐热性能,玻璃化转变温度(Tg)在255～277℃之间,10%热失重温度(Td)在498℃以上.由该系列聚芳醚腈酮材料制成的绝缘漆具有良好的电绝缘性能,较高的机械强度,良好的柔韧性和附着力.     

新型杂萘联苯聚芳醚腈(酮)耐高温绝缘漆的研制

系统地研究了杂萘联苯PPEN（K）聚合物在绝缘漆领域的应用,考察了PPENK中腈、酮含量对绝缘漆性能的影响,发现当N／K=1／1时,绝缘漆具有优异的机械性能;对比了PPENK、PPENKK、PPEN和PPEN—BPA几种聚合物所制备的绝缘漆的性能,认为以PPENK树脂为主要成膜物制得的绝缘漆综合性能最优;在此基础上,选择适当的涂线工艺,成功地研制出了新型PPENK漆包线,其机械性能、电性能和热性能都远远高于220级聚酰亚胺漆包线国家标准要求。     

聚芳醚腈砜的研究进展

介绍了聚芳醚腈砚的合成方法，并对其结构和性能进行了评述。     

酚酞型聚芳醚腈砜的合成与性能研究

以酚酞、２，６二卤苯甲腈、４，４’，二氯二苯砜和４，４’，二羟基二苯砜为主要原料进行共缩聚反应，合成了酚酞型聚芳醚腈砜（ＰＰ－ＰＥＮＳ）。采用红外光谱、热分析等方法对共聚物的结构、热氧稳定性和玻璃化转变温度进行了表征，并对酚酞结构单元含量和腈基含量对聚芳醚腈砜性能的影响进行了讨论     

杂萘联苯结构聚醚腈酮漆包线的制备和性能

以新型杂萘联苯聚醚腈酮（PPENK）为基料，制备出耐热漆包线用绝缘漆．研究了漆液的浓度、温度及聚合物特性粘度对漆液流动粘度的影响．结果表明，随着溶液浓度和聚合物特性粘度的提高以及漆液温度的降低，漆液的涂—4粘度值增大，当特性粘度为0．45—0．55dL／g、溶液浓度为18％、漆液温度为35-40℃时，制备的漆包线绝缘漆的厚度可达到0．065mm，在长度30m内的针孔数为0个．当聚合物的特性粘度达到0．48dL／g时，漆包线具有良好的柔韧性和附着性．材料中扭曲非共平面的杂萘联苯结构和反应活性基团-CN的存在，提高了漆包线的电性能和热性能．     

新型改性聚芳醚腈酮耐温水分散涂料的研制

通过对新型耐高温聚合物杂萘联苯聚芳醚腈酮(PPENK)中的氰基转化为亲水性基团羧基或酰胺基,系统地研究了改性聚芳醚腈酮(HPPENK)在耐高温水性涂料中的应用,考察了不同氰基转化率的HPPENKa(55.82%)、HPPENKb(78.23%)和HPPENKc(93.82%)树脂作为主要成膜物质的水分散体的性能,其中HPPENKc具有较好的分散稳定性和良好的成膜性,漆膜附着力(划圈法)为一级,铅笔硬度＞6H,能耐受300℃(24h),对水和有机溶剂有一定耐受能力.甄选了六甲基醚化三聚氰胺树脂(HMMM)、环氧氯丙烷(ECH)、三乙醇胺、甘油、乙二胺等作为HPPENK的交联剂,其中HMMM和环氧氯丙烷具有较好的交联效果,外加乳化剂采用司班和吐温的复配取得较好的乳化效果.同时,通过考察了乳化剂、分散剂、中和剂、附着力促进剂等涂料助剂的选择及用量,提出了水分散体配方.     

含1,3,5-三嗪结构聚芳醚高性能聚合物的合成

1,3,5-三嗪基聚合物具有优异综合性能,但传统1,3,5-三嗪基聚合物难溶解、难熔融,通常在高温高压下才能制得高分子量聚合物,限制了其在分离膜、绝缘漆和粘合剂等领域的应用。文中基于分子设计理论,分别在聚合物分子链中引入柔性侧基、非对称性结构、扭曲或扭曲非共平面结构等,合成了系列既耐高温又可溶解的含1,3,5-三嗪结构新型聚芳醚高性能聚合物,探讨了分子结构等对聚合物溶解性、热性能和力学性能间影响规律。     

新型含氰侧基氯取代聚芳醚醚酮酮的合成及表征

在无水AlCl3及N-甲基吡咯烷酮(NMP)/1,2-二氯乙烷(DCE)复合溶剂的存在下,将2,6-二苯氧基苯甲腈(DPOBN)与2,5-二氯对苯二甲酰氯(DCC)进行低温缩聚反应,合成了一类新型含氰侧基氯取代的聚芳醚醚酮酮.用IR、DSC、TG、WAXD等方法对其结构和性能进行了表征.结果表明,所合成的聚合物为非晶态聚合物;其玻璃化转变温度(Tg)为229℃,热分解5%的温度(Td)为445℃,说明其具有突出的耐高温性能;聚合物能在NMP、DMF、DMSO等强极性非质子溶剂及DCE、THF、CHCl3等普通溶剂中溶解或溶胀.     

质子交换膜用部分含氟磺化聚芳醚的合成与性能研究

通过直接磺化的方法,合成了一种部分含氟的磺化聚芳醚.由于特殊单体结构的设计,在聚合物主链上引入甲基取代基,对聚合物主链进行保护.用氯磺酸直接磺化方法在聚芳醚侧基上引入磺酸功能基,实现了聚合物磺化结构的可控定位合成,得到了稳定性较好的磺化聚芳醚.用溶液浇膜法制备了质子交换膜,研究了膜的各种性能.这种膜具有较高的导电性、吸水性和好的抗水解性、热稳定性.由于特殊结构的设计和部分氟的引入,这种膜的抗氧化性有显著的提高.     

新型含杂萘联苯聚醚砜类嵌段共聚物的合成与性能研究

采用连续缩聚法合成氯端基聚醚砜齐聚物,然后与杂萘联苯构成的类双酚合成的羟端基齐聚物进行缩聚反应,合成了新型PPES-PES嵌段共聚物.用IR、DSC、TGA、X-WAXD等方法对聚合物进行了表征,并研究了聚合物的溶解性能.结果表明该嵌段共聚物具有较高的玻璃化转变温度,较好的热稳定性和良好的溶解性能,为非结晶型聚合物,并可浇铸得到透明、韧性高的薄膜.实验还发现聚醚砜组分含量变化对共聚物的热性能影响很大,对杂萘联苯聚醚砜改性效果明显.