磺化聚乙烯醇/侧链交联型磺化聚芳醚酮复合质子交换膜的制备与性能

作者：程海龙^*; 郑锐; 孙娇娇; 韩康辉; 李奥; 管丹丹; 栾立伟; 陶璐静

来源：复合材料学报, 2023, 1-12.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20230825.006

• 侧链交联型磺化聚芳醚酮
• 磺化聚乙烯醇
• 交联复合质子交换膜
• 尺寸稳定性
• 阻醇性能

磺化芳香类聚合物质子交换膜(PEM)为了达到较好的质子传导性能就必须具有较高的磺化度，然而较高的磺化度就会增加PEM的溶胀率、降低PEM的尺寸稳定性以及增加PEM的甲醇渗透率等一系列问题。为此，通过直接缩聚的方法合成了含有羧基的聚芳醚酮共聚物(PAEK-x)，利用刚果红作为交联剂并引入磺酸基团，与磺化聚乙烯醇(SPVA)复合制备磺化聚乙烯醇/磺化聚芳醚酮交联复合膜，通过红外光谱对交联复合膜进行了表征。对膜的性能测试发现，该系列交联复合膜表现出了良好的热性能、力学性能、氧化稳定性和适度的吸水性。交联结构形成于PAEK-x的羧基与刚果红的氨基及SPVA的羟基之间，不消耗膜中的传导基团磺酸基，因此该系列交联复合膜表现出了较高的质子传导率，Cr-SPAEK-100在25和80℃分别达到了0.053 S·cm-1和0.109 S·cm-1。交联网络结构的形成，抑制了膜的水溶胀性，提高了膜的尺寸稳定性，即使是吸水率最高的Cr-SPAEK-100膜的溶胀率室温下也只有5.26%，同时由于致密的交联网络结构的形成及具有高阻醇性能的SPVA的引入，有效地降低了该系列交联复合膜的甲醇渗透系数，最高也只有3.92×10-7 cm2·s-1，可见该系列交联复合膜有望在直接甲醇燃料电池中得到应用。

• 单位
  吉林化工学院