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《新型聚芳醚酮離聚物膜材料的合成及結(jié)構(gòu)表征》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第23卷第1期高分子材料科學(xué)與工程Vol.23,No.12007年1月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGJan.2007新型聚芳醚酮離聚物膜材料的合成及結(jié)構(gòu)表征2,32,321,2孔令環(huán),王雷,肖敏,孟躍中(1.中山大學(xué)理工學(xué)院能源與環(huán)境材料研究所,廣東廣州510275;2.中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)研究所,廣東廣州510650;3.中國(guó)科學(xué)院研究生院,北京100039)摘要:以二氯二苯甲烷和2,6-二甲基苯酚為原料合成了含有阻礙基團(tuán)的雙酚單體,用此雙酚單體和1,3-二(4-氟苯甲?；?在無(wú)水碳酸鉀存在的條件下反應(yīng)制得聚芳醚酮,然后用氯
2、磺酸磺化,控制反應(yīng)條件,使磺酸基團(tuán)恰好進(jìn)入苯環(huán)對(duì)位,制得新型結(jié)構(gòu)的磺化聚芳醚酮。用DMSO溶解,傾于干凈平整的玻璃板上制得無(wú)氟質(zhì)子交換膜。關(guān)鍵詞:燃料電池;質(zhì)子交換膜;聚芳醚酮;磺化中圖分類號(hào):TB383文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-7555(2007)01-056-04[11,12]質(zhì)子交換膜是質(zhì)子交換膜燃料電池基。所得磺化聚合物易溶于一般的有機(jī)溶(PEMFC)的關(guān)鍵材料之一,其性能優(yōu)劣直接影劑,可通過溶液澆膜法制備堅(jiān)韌平整的薄膜。本[1]1響到PEMFC的整體性能,目前已商業(yè)化的文通過紅外光譜(FT-IR)、核磁共振(H-主要是全氟磺酸型質(zhì)子交換膜,如Nafion
3、膜,NMR)、元素分析(EA)和凝膠滲透色譜它具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)良的(GPC)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了一系列的結(jié)構(gòu)表征和力學(xué)性能,但合成路線長(zhǎng),價(jià)格昂貴,嚴(yán)重限制推斷。[2]了質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展與推廣,因此,1實(shí)驗(yàn)部分開發(fā)成本低、穩(wěn)定性好的質(zhì)子交換膜是當(dāng)前國(guó)1.1合成[3～8]內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。1.1.1二氯二苯甲烷的合成:在一個(gè)50mL的磺化聚芳醚酮可用作質(zhì)子交換膜材料,但圓底燒瓶中加入二苯甲酮10.0g(0.055mol)應(yīng)用到燃料電池堆時(shí)壽命較短,這是氧化降解和五氯化磷12.5g(0.060mol),升溫到110℃[9,10]和水解共同作用的結(jié)果。文獻(xiàn)報(bào)
4、道當(dāng)磺酸攪拌6h。將產(chǎn)物在120℃用水泵減壓蒸餾除去基團(tuán)位于主鏈上的醚鍵的鄰位時(shí),主鏈比較容低沸點(diǎn)物質(zhì),再用真空泵減壓蒸餾(133.3Pa),[9,10]易發(fā)生降解,因此筆者利用廉價(jià)原料設(shè)計(jì)收集160℃時(shí)的餾分,得到無(wú)色液體11.6g合成了含有阻礙基團(tuán)的新型結(jié)構(gòu)的聚合物,聚(0.049mol),產(chǎn)率89.1%。反應(yīng)式如下:合物磺化時(shí)僅在側(cè)鏈苯環(huán)的對(duì)位引入磺酸的合成:將得到的無(wú)色液體倒入一裝有導(dǎo)氣管、1.1.2二(3,5-二甲基-4-羥基苯基)二苯甲烷分水器和冷凝管的三口圓底燒瓶中,依次加入收稿日期:2005-10-24聯(lián)系人:孔令環(huán)第1期孔令環(huán)等:新型聚芳醚酮離聚物膜材
5、料的合成及結(jié)構(gòu)表征572,6-二甲基苯酚17.934g(0.074mol)、苯酚℃反應(yīng)2h,得到黃色固體,經(jīng)乙醇和石油醚重1.790g(0.018mol),通N2保護(hù),常溫下攪拌3結(jié)晶得到純的雙酚單體,產(chǎn)率52.3%,將反應(yīng)進(jìn)h,緩慢升溫到60℃反應(yīng)4h,然后升溫至110行放大,得到更高的產(chǎn)率.反應(yīng)式如下:1.1.3聚合:稱取雙酚單體0.408g(1.000再升溫到170℃反應(yīng)12h后冷卻至室溫,并加mmol)、1,3-二(4-氟苯甲?；?0.322g入少許DMAc稀釋,倒入含少量鹽酸的甲醇溶(1.000mmol)和碳酸鉀0.209g(1.500mmol)液中進(jìn)行沉淀。
6、將得到的沉淀物溶于氯仿,過濾放入三口圓底燒瓶中,裝上分水器、冷凝管,以除去無(wú)機(jī)鹽,再滴入甲醇中沉淀得到純凈的白DMAC為溶劑,甲苯為帶水劑,N2保護(hù)下升溫色絮狀聚合物,產(chǎn)率94.8%。反應(yīng)式如下:至140℃攪拌反應(yīng)4h以除去反應(yīng)體系的水分,1.1.4磺化:稱取聚合物0.345g(0.500到的沉淀物掛于瓶壁上,用正己烷洗滌,干燥后mmol)放入圓底燒瓶中,加入50mL二氯甲加5mL的DMSO溶解,再加入10mL3%的烷,磁力攪拌溶解,然后向體系中緩慢滴入0.8NaOH溶液常溫?cái)嚢?h,最后加入5%的鹽酸mol/L的氯磺酸的二氯甲烷溶液,體系顏色變?nèi)芤?00mL使體系呈酸性
7、,用滲析袋滲析48深后即停止滴加,反應(yīng)2h后再繼續(xù)緩慢加入,h,蒸去水,即得到磺化聚合物。反應(yīng)式如下:約3h后,有粉狀物析出,繼續(xù)攪拌8h,最后得1.1.5成膜:將磺化聚合物溶于DMSO中,配Elementar公司的VarioEL元素分析儀進(jìn)行。成約10%的溶液,傾倒在干凈平整的玻璃板上,2結(jié)果與討論放入80℃的烘箱中靜置成膜,得到平整略帶黃2.1單體的合成及表征色的透明薄膜,膜厚約15m～50m。將其用1在單體的合成中筆者加入了適量的苯酚做mol/L的HCl溶液酸化24h后,再放入去離子催化劑,減少了副產(chǎn)物的產(chǎn)生,大大提
