交联聚芳醚酮及其质子交换膜的制备与性能表征

摘要

本文合成了一系列新型的可交联的聚芳醚酮与磺化聚芳醚酮，并对其交联方法和机理进行了探讨，制备了一系列交联的聚芳醚酮和磺化芳醚酮质子交换膜。对含芴结构的磺化聚葱醚酮进行了放大实验。并用各种表征手段对所制备的膜的性能进行了测试。 合成了侧链含不饱和基团的双酚单体烯丙基联苯二酚、类双酚单体联苯双二氮杂萘酮和单体2，6-二甲基双酚芴。并将烯丙基联苯二酚、联苯双二氮杂萘酮和二氟二苯甲酮进行三元共聚反应合成了含杂萘结构可交联的聚芳醚酮。将烯丙基联苯二酚、2，6-二甲基双酚芴与二氟二苯甲酮进行三元共聚反应合成了可交联的含芴结构的聚芳醚酮。两个系列的聚合物都有很高的分子量，很好的溶解性，可制备很好的膜。当烯丙基联体二酚的摩尔量达到双酚单体摩尔量的30﹪以上时，合成出来的可交联聚芳醚酮具有很好的交联效果。制备的交联聚芳醚酮具有很好的热稳定性。 将合成的单体烯丙基联苯二酚、联苯双二氮杂萘酮、二氟二苯甲酮和磺化二氟二苯甲酮，以及烯丙基联苯二酚、2，6-二甲基双酚芴、二氟二苯甲酮和磺化二氟二苯甲酮分别进行四元共聚，固定烯丙基联苯二酚的摩尔量为双酚单体摩尔量的40﹪，改变二氟二苯甲酮和磺化二氟二苯甲酮的摩尔比例，合成了两个系列的可交联的含杂萘结构的和含芴结构的磺化聚芳醚酮。所合成的聚合物具有很高的分子量，很好的溶解性，可以用溶液浇铸的方法制备柔韧的膜。并分别用引发剂引发交联和加交联剂诱导交联的方法制备了一系列交联的含杂萘、含芴结构的磺化聚芳醚酮质子交换膜。测试了所制备的交联的磺化聚芳醚酮质子交换膜的热稳定性、吸水率、尺寸稳定性、导质子率和抗氧化性等性能。当磺化二氟二苯甲酮所占比例达到80﹪以上时，所制备的交联聚芳醚酮质子交换膜具有与Nafion117膜相当的导质子率与尺寸稳定性，通过交联提高了膜的尺寸稳定性和抗氧化性。对含芴结构的磺化聚芴醚酮进行了放大实验，并对所制备的磺化聚芴醚酮质子交换膜进行了表征与三合一膜电极的组装与燃料电池测试。磺化聚芴醚酮质子交换膜可基本满足燃料电池的工作条件。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：Index of figures, schemes and tables、Glossary of Abbreviation and Symbols

第一章绪论

1.1 引言

1.2 聚芳醚高分子材料研究进展

1.3 质子交换膜燃料电池(PEMFC)

1.4 质子交换膜

1.5 本论文的设想、目的和意义

参考文献：

第二章含萘、含芴交联聚芳醚酮的制备与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 含杂萘结构可交联聚芳醚酮的合成

2.4 含芴结构可交联聚芳醚酮的合成

2.5小结

参考文献：

第三章交联含萘聚芳醚酮质子交换膜的制备与表征

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 含杂萘结构可交联磺化聚芳醚酮的合成

3.4 结果与讨论

3.5 小结

参考文献：

第四章交联含芴聚芳醚酮质子交换膜的制备与表征

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 含杂芴结构可交联磺化聚芳醚酮的合成

4.4 结果与讨论

4.5 小结

参考文献：

第五章磺化聚芴醚酮的放大实验及性能研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

参考文献：

结论

攻读博士学位期间文章发表情况

致谢

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