聚乙烯醇復(fù)合膜的制備及離子液體聚合物合成的探索.pdf

1、質(zhì)子交換膜是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心部件,通過交聯(lián),摻雜電解質(zhì)等方法制備的非氟質(zhì)子交換膜在價(jià)格、吸水性、耐甲醇滲透性、環(huán)境友好等方面優(yōu)于壟斷市場(chǎng)的全氟質(zhì)子交換膜,但是非氟質(zhì)子交換膜也存在著機(jī)械性能差,摻雜的電解質(zhì)容易流失等問題。
　　 本文采用化學(xué)交聯(lián)的方法,利用聚乙烯醇(PVA)中的-OH與4,5-二羧基咪唑(IDA)中的-COOH之間的酯化反應(yīng),制備了PVA/IDA復(fù)合膜,以氨基三甲叉磷酸(ATMP)作為酯化反應(yīng)的催化劑和質(zhì)

2、子導(dǎo)體,通過溶液澆鑄法制備了聚乙烯醇復(fù)合膜。
　　 論文中考查了交聯(lián)時(shí)間,交聯(lián)溫度,IDA的含量以及ATMP含量對(duì)膜的吸水率、溶脹率、離子交換容量、電導(dǎo)率和機(jī)械性能的影響。確定膜的最佳交聯(lián)時(shí)間為2h,交聯(lián)溫度為120℃,PVA(repeat unit),IDA與ATMP的最佳摩爾配比為70:5:1。復(fù)合膜的電導(dǎo)率在20～80℃均在10-3 S·cm-1左右,拉伸強(qiáng)度均在45 Mpa以上。另外將本文中制得的酸性離子液體[(CH2)

3、4SO3HMIM][CF3SO3]代替ATMP作為催化劑和質(zhì)子導(dǎo)體摻雜到PVA與IDA的復(fù)合膜中,同時(shí)膜的吸水性和溶脹性得到了很大的改善,膜的斷裂伸長(zhǎng)率得到了較大的改善,但是膜的電導(dǎo)率較低。
　　 本文另外合成了兩種功能化的酸性離子液體[(CH2)4SO3HMIM][CF3SO3]和[(CH2)4SO3HMIM][PF6],并對(duì)離子液體的結(jié)構(gòu),熱穩(wěn)定性以及電導(dǎo)率進(jìn)行了表征。在160℃時(shí),[(CH2)4SO3HMIM][CF3SO