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本文系统研究了特种工程塑料聚醚砜(PES)的磺化反应,并对磺化聚醚砜(SPES)及其膜性能进行了表征,初步探讨了SPES作为质子交换膜应用于燃料电池的可能性。
文献综述部分总结了燃料电池用质子交换膜的研究进展,介绍了聚醚砜的概况以及聚醚砜的磺化目的、磺化机理和磺化方法,并阐明了本工作的目的和意义。
选择氯磺酸作为磺化剂、浓硫酸作为溶剂,对聚醚砜实施了均相磺化。确定了制备SPES的适宜反应条件,研究了反应温度、磺化剂用量、反应时间等因素对磺化度(DS)的影响。
对磺化产物SPES进行了表征,并与未磺化的PES进行了比较。通过FTIR光谱和1HNMR谱确定了SPES的结构,用乌氏粘度计测定了SPES的粘度,用滴定法确定了SPES的磺化度,对SPES样品进行了热分析,计算了SPES的溶度参数并测试了SPES在溶剂中的溶解情况。
以N-甲基吡咯烷酮(NMP)作溶剂,用溶液浇铸法制备了SPES膜。表征了膜的拉伸性能、吸水性和亲水性,用X射线探测了膜结构,用原子力显微镜观察了膜的表面形貌,用两电极法测试了膜的电导率。