改性聚偏氟乙烯接枝共混聚苯乙烯磺酸膜的制备与性能

摘要

将苯乙烯添加到溶有原硅酸钠改性的聚偏氟乙烯(PVDF)N-甲基吡咯烷酮溶液中,以过氧化苯甲酰(BPO)作引发剂,苯乙烯直接接枝到原硅酸钠改性的PVDF链上,成膜后磺化制备了聚偏氟乙烯接枝苯乙烯(PVDF-g-PSSA)膜.采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、能量扩散X射线(EDX)和多功能材料实验机表征了膜的结构、形貌及硫和硅的分布、机械强度、溶胀度,使用阻抗分析和气相色谱仪研究了苯乙烯含量(w)对PVDF-g-PSSA膜的质子导电性能和阻醇性能的影响.结果表明,苯乙烯加入后,原硅酸钠改性的PVDF与苯乙烯进行接枝共聚反应,苯乙烯磺化反应不只是在膜表面进行,同时渗入到膜中进行,机械性能得到了改善.质子电导率(σ)随苯乙烯质量分数的提高而升高.Na4SiO4为8%和苯乙烯为20%的PVDF-g-PSSA膜,在25℃时溶胀度仅为20.4%,甲醇透过系数在10-7cm2·s-1数量级上,比Nafion115膜的低一个数量级.该膜具有较高的选择性,在直接甲醇燃料电池中具有良好的应用前景.