季銨化改性聚芳砜酰胺堿性陰離子交換膜的研究.pdf

1、陰離子交換膜是一種對陰離子選擇性透過的膜，目前在分離、提純領(lǐng)域主要使用的是聚苯乙烯基陰離子交換膜。但是在高溫、強酸強堿環(huán)境下，則需陰離子交換膜在保證高離子電導(dǎo)率的前提下兼具耐高溫、耐酸堿等性能。尤其近年來新能源領(lǐng)域發(fā)展迅速，堿性燃料電池用陰離子交換膜也同樣需要在高溫條件下(100-120℃)運行，需要耐堿、耐高溫和高離子電導(dǎo)率。如何解決這一問題是陰離子交換膜研究的重要方向之一，成為國內(nèi)外學者的一個研究熱點。
　　聚芳砜酰胺(PSA

2、)具有良好的化學穩(wěn)定性和耐高溫性。本文通過氯甲基化、季銨化、離子交換制備了季銨化聚芳砜酰胺(QAPSA)。研究了不同制備條件對材料結(jié)構(gòu)性能的影響。并以PTFE為基體材料，制備了QAPSA/PTFE復(fù)合陰離子交換膜。對其結(jié)構(gòu)性能進行了表征和分析。主要結(jié)論如下:
　　1.合成實驗表明，氯甲基化程度隨氯甲醚和PSA質(zhì)量比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度的增加而增大。而隨PSA濃度的增大，氯甲基化程度降低。再將氯甲基化聚芳砜酰胺(CMPSA)通過季銨

3、化、離子交換成功制備了QAPSA。
　　2.研究了不同間對位比例PSA對QAPSA性能的影響。結(jié)果表明，相同工藝條件下制備，對位連接的結(jié)構(gòu)更容易進行氯甲基化反應(yīng)。全對位CMPSA的氯甲基化程度為16％，比全間位CMPSA、1∶1CMPSA、3∶1CMPSA的氯甲基化程度分別提高了100％、60％、33％。QAPSA的熱性能取決于基體本身性能，改性對熱性能改變并不明顯。
　　3.分析QAPSA/DMAc溶液的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)流變行為

4、。QAPSA/DMAc溶液在較低剪切速率下，表現(xiàn)出牛頓流體特性。隨著剪切速率的不斷增大，表現(xiàn)出切力變稀行為。計算QAPSA/DMAc溶液的粘流活化能表明，高濃度下(≥48％)粘流活化能變化不大，通過提高溫度可以有效的降低體系粘度。結(jié)合動態(tài)流變特性和Cole-Cole規(guī)則得出，在48％濃度下QAPSA/DMAc溶液表現(xiàn)出均一、穩(wěn)定的性質(zhì)。
　　4.利用浸漬法成功制備了QAPSA/PTFE復(fù)合陰離子交換膜。該膜具有均勻、致密的表面形貌