萘磺酸型磺化聚砜的制备及质子交换膜基本性能

作者：乔宗文; 孟龙; 陈涛

来源：过程工程学报, 2019, 19(02): 413-418.

• 聚砜
• 亲核取代反应
• 萘磺酸
• 尺寸稳定性
• 吸水率

以1,4-二氯甲氧基丁烷(BCD)为氯甲基化试剂,通过Fridel-Crafts烷基反应在双酚A型聚砜主链上引入氯甲基基团,制备氯甲基化聚砜(CPS);以2-萘酚-6,8-二磺酸钾(HNS)为小分子试剂,通过大分子反应制备了侧链含萘环的磺化芳香聚合物PS-NS,对其结构进行了红外光谱和核磁氢谱表征,优化了反应条件。通过注膜方法制备功能聚合物质子交换膜PEMs,考察了PS-NS膜的吸水率和质子传导率。结果表明,合成反应是单分子亲核取代反应,极性大的二甲基亚砜为适宜的溶剂,在100℃下反应40 h,磺酸基团键合量可达1.51 mmol/g。由于亲水基团远离疏水主链,强化了相分离结构,使PEMs具有较好的吸水率和质子传导率,随磺酸基团含量增加,PEMs的吸水率和溶胀率增加,室温时的吸水率和质子传导率最高达21.3%和0.049 S/cm,满足燃料电池的实际应用要求,与商业化Nafion117膜的性能十分接近。

• 单位
  中北大学; 陕西国防工业职业技术学院