TMAH改性PVDF一步接枝PSSA质子交换膜的制备及性能

作者：彭继华; 黄强; 郭贵宝^*; 刘金彦; 安胜利

来源：功能材料, 2019, 50(02): 2201-2207.

• 聚合物加工
• 膜
• 离子交换
• 本体改性
• 四甲基氢氧化铵
• 苯乙烯磺酸

针对商业化Nafion系列全氟磺酸质子交换膜的甲醇渗透率高的问题,利用四甲基氢氧化铵(TMAH)液相改性聚偏氟乙烯(PVDF),以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,一步将苯乙烯磺酸(SSA)接枝到改性的PVDF上,制备了用于替代Nafion膜的聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸(PVDF-g-PSSA)质子交换膜。研究了不同质量分数的TMAH甲醇溶液对PVDF-g-PSSA膜电导率和甲醇渗透率的影响。同时,利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和能谱扫描电镜(SEM-EDX)分析了膜的结构、形貌及硫元素分布情况。结果表明,TMAH使PVDF脱去部分HF产生碳碳双键且PSSA成功接枝到改性的PVDF骨架上,硫元素在膜内外分布均匀;PVDF-g-PSSA膜的电导率和甲醇渗透率随TMAH在甲醇中质量分数的增多而增大,TMAH质量分数为20%的膜的质子电导率在20℃下达到0.0890S/cm、常温下的甲醇渗透率为5.07×10-7 cm2/s;热重分析(TGA)表明,膜的热稳定性良好,耐热温度高达190℃。该膜作为电解质材料的直接甲醇燃料电池(DMFC)最大功率密度可达到17.085mW/cm2,且工艺简单、成本低,有望在实际中应用。

• 单位
  内蒙古科技大学