用于甲醇燃料电池的聚砜阳离子交换膜的构-效关系

作者：乔宗文; 邓嘉琪; 冀威

来源：中国塑料, 2022, 36(05): 62-67.

DOI：10.19491/j.issn.1001-9278.2022.05.011

• 柔性侧链
• 酰基化反应
• 阳离子交换膜
• 尺寸稳定性

基于酰基化反应制备了氯丁基化聚砜(BPS)和氯戊酰基化聚砜(VPS)，再以8-羟基-1,3,6-芘三磺酸三钠(TS)为试剂经过亲核取代反应制备了侧链长度不同的芘磺酸型聚砜4PS-SA和5PS-SA，并采用注膜法制备了4PS-SA和5PS-SA系列阳离子交换膜；通过红外光谱仪(FTIR)、紫外-可见分光光度计、核磁共振仪(1H-NMR)和原子力显微镜(AFM)测试和表征了其结构和磺酸基团含量，并探究了柔性侧链对其性能的影响。研究表明，4PS-SA和5PS-SA阳离子交换膜表现出良好的尺寸稳定性和阻醇性能；随着温度的升高，膜的吸水率、吸水溶胀率和质子传导率增加；在相同离子交换容量(IEC)下，具有较长侧链的5PS-SA尺寸稳定性和质子传导率更好，其中5PS-SA-3在室温和85℃下的溶胀率仅为23.7%和39.1%，质子传导率为0.093 S/cm和0.142 S/cm，甲醇扩散系数仅为7.09×10-7cm2/s，表现出很好的综合性能，有望用于阳离子交换膜燃料电池的实际生产应用。

• 单位
  陕西国防工业职业技术学院; 西南科技大学