四甲基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝苯乙烯磺化膜的制备和性能

摘要

使用四甲基氢氧化铵(TMAH)甲醇溶液在液相中改性聚偏氟乙烯(PVDF),挥发溶剂得到改性聚偏氟乙烯膜(g-PVDF-M),再以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,将苯乙烯接枝到g-PVDF-M膜中,磺化后制得改性聚偏氟乙烯接枝苯乙烯磺化(PVDF-g-PSSA)膜.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和能谱仪的扫描电子显微镜分析了PVDF-g-PSSA膜(TMAH-25)的结构、 形貌及硫元素分布情况.通过电化学工作站和气相色谱仪研究了TMAH在甲醇中的不同含量对PVDF-g-PSSA膜质子电导率和甲醇渗透率的影响.结果表明,TMAH使PVDF脱去HF生成碳碳双键,并且苯乙烯接枝到改性的聚偏氟乙烯膜中,磺化后S元素在PVDF-g-PSSA膜内部均匀分布;PVDF-g-PSSA膜的质子电导率和甲醇渗透率随TMAH在甲醇溶液中质量分数的增加而增大;TMAH的质量分数为25％ 时,PVDF-g-PSSA膜的电导率达1.28×10-2 S/cm,甲醇渗透率为4.58×10-7 cm2/s.热重分析(TGA)表明,PVDF-g-PSSA膜的热稳性良好,耐热温度高达195℃,PVDF-g-PSSA膜作为电解质材料的直接甲醇燃料单电池(DMFC)功率密度达到16.45 mW/cm2.