用于直接甲醇燃料电池的侧链型磺化聚芳醚酮/聚乙烯醇交联膜的制备与性能研究

以高磺化度的侧链型磺化聚芳醚酮(S-SPAEK)和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过溶液共混的方法在120℃下制备了PVA含量不同的S-SPAEK/PVA交联膜.红外光谱图表明S-SPAEK聚合物中的磺酸基团与PVA中的羟基反应生成酯键而形成共价交联.通过对交联膜的性能测试发现PVA的引入明显降低了膜的甲醇渗透系数,改善了膜的溶胀性,提高了膜的保水能力.S-SPAEK/PVA(85/15)交联膜水的脱附系数从S-SPAEK的3.1×10-8 cm2/s降低到2.9×10-9 cm2/s.在25℃和60℃时S-SPAEK/PVA(85/15)交联膜的甲醇渗透系数分别为2.6×10-7cm2/s和3.9×10-7cm2/s,明显低于相同温度下的纯S-SPAEK膜的8.1×10-7cm2/s与14.5×10-7cm2/s,而其质子传导率虽然有所下降,但是在25℃和80℃时分别达到了0.055 S/cm和0.083 S/cm,能够满足直接甲醇燃料电池(DMFCs)对质子交换膜的要求,有望在DMFCs中得到应用.     

不同聚合机理的“平均聚合度”公式的分析讨论

平均聚合度和聚合度分布是决定聚合物产品质量的一个重要指标。平均聚合度直接表征聚合产品的分子量的大小,它的大小又决定高分子材料的性能,因此,研究平均聚合度具有重要的理论意义和实际意义。聚合反应按机理分类,可分为链型聚合和逐步聚合,链型聚合又分为自由基聚合、离子聚合、配位聚合,逐步聚合又分为缩聚和加聚反应。本文以自由基聚合、离子聚合、配位聚合以及缩聚的聚合机理为主线,对不同聚合机理对应的平均聚合度的公式进行推导和讨论,并加深理解,掌握其内涵。旨在提高学生对平均聚合度的认识和把握。     

用于质子交换膜材料的侧链型磺化聚芳醚酮砜的光谱分析

采用直接缩聚的方法,通过调整氨基单体用量,合成出了系列带有不同氨基含量的聚芳醚酮砜(Am-PAEKS)聚合物,在聚合物侧链上进行后磺化接枝制备出了系列不同磺化度的侧链型磺化聚芳醚酮砜(S-SPAEKS),并且通过调整磺酸基团含量来控制聚合物的磺化度。通过红外光谱(FTIR)和氢核磁谱(1HNMR),对所合成的单体及其聚合物的结构进行了表征,S-SPAEKS红外光谱在1 239和1 060 cm-1处出现了磺酸基团中OSO的特征吸收峰,氢核磁谱中1.64 ppm处出现了处于烷基链中间位置的两个氢(—CH₂—CH₂—)化学位移,证明得到了S-SPAEKS聚合物。经热失重分析发现,聚合物中磺酸基团的脱落温度都高于240 ℃,聚合物主链降解温度都高于450 ℃。研究表明,该系列聚合物具有良好的热性能,可以用作质子交换膜材料。     

EPM-g-GMA接枝率的测定及其增韧PBT的力学性能和形态结构研究

在同向双螺杆挤出机中通过熔融接枝反应制备了EPM g GMA ,将其与PBT在转矩流变仪中熔融共混可以获得增韧的PBT工程塑料 .实验中EPM g GMA接枝率的测定采用红外工作曲线法 ,选用CCl4 做溶剂以避免溶剂对样品吸收峰的干扰 .随着EPM g GMA接枝率的增加 ,PBT EPM g GMA的缺口冲击强度相应提高 ,共混物中EPM g GMA的粒径尺寸减小 ,当EPM g GMA的接枝率为 4 7mL 1 0 0gEPM时 ,EPM g GMA的粒径尺寸可达 0 5 μm ,PBT EPM g GMA的缺口冲击强度达到 5 1 6kJ m2 ,是纯PBT的 3 1倍     

PSF/TiO2杂化超滤膜形成过程的热力学和动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同纳米TiO₂含量的聚砜(PSF)/TiO₂杂化超滤膜, 研究了TiO₂浓度对聚砜铸膜液流变学及热力学性质的影响, 构建了计算成膜过程中表观扩散系数(D_a)的新方法, 求出不同TiO₂浓度及温度下的D_a值, 进而剖析了铸膜液流变学和热力学性质的变化对成膜动力学的影响. 并通过扫描电镜观察、杂化膜孔隙率和超滤性能的测试考察了表观扩散系数与膜结构和性能的关系. 结果表明, 加入TiO₂溶胶的PSF铸膜液由牛顿流体转变为非牛顿流体, 其粘度随TiO₂浓度增大而增大. TiO₂的加入减小了铸膜液对非溶剂的容纳能力, 加速铸膜液的液-液相分离, 同时TiO₂引起的热力学促进作用和流变学阻碍作用相互竞争, 共同影响D_a的变化. 实验得出, D_a随温度升高而增大, 随TiO₂浓度的增大有先增大后减小的趋势. 表观扩散系数D_a与膜的结构和性能具有很好的相关性并能直观地描述整个成膜过程.     

含氨基聚芳醚酮/磺化聚芳醚酮砜中高温质子交换复合膜的制备与性能研究

以自制的高磺化度磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)和含有氨基的聚芳醚酮(Am-PAEK)为原料,通过共溶剂涂膜法制备了不同重量比例的Am-PAEK/SPAEKS复合膜.通过高温(160℃)处理使氨基和磺酸基团在复合膜内形成交联,制得交联型复合膜.复合膜的热性能、尺寸稳定性、阻醇性能有所提高,而且交联型复合膜中的Am-PAEK/SPAEKS-C-3质子传导率在120℃时达到了0.0892 S/cm,高于在相同测试条件下SPAEKS膜的0.0654 S/cm和Nafion膜的0.062 S/cm,而其甲醇渗透系数在25℃时达到0.14×10-6cm2/s,低于SPAEKS膜的0.85×10-6cm2/s和Nafion膜的2×10-6cm2/s.实验结果表明,Am-PAEK/SPAEKS交联型复合膜有望在中高温质子交换膜燃料电池中得到应用.     

二元乙丙橡胶的环氧官能化及其增韧尼龙6的研究

在双螺杆挤出机中制备了环氧官能化的二元乙丙橡胶(gEPR) ,采用红外光谱工作曲线法测量了EPR的接枝率.将环氧官能化的EPR与尼龙6 (Nylon- 6 )熔融共混,并对共混体系的相形态、断裂形貌、增韧机理、力学性能进行了研究.结果表明,gEPR的环氧官能团与Nylon- 6的端羧基和(或)端氨基发生了化学反应生成Nylon -6 co EPR共聚物,该共聚物作为界面改性剂降低了Nylon -6与EPR之间的界面张力,使EPR在Nylon -6基体中均匀、稳定地分散,而且随着EPR接枝率的增加,EPR的粒径尺寸逐渐减小.断面形貌观察发现,与Nylon -6 EPR体系相比,Nyon -6 gEPR共混体系呈现明显的韧性断裂特征.通过对Nylon -6 gEPR共混体系缺口冲击形变区的研究得出EPR增韧Nylon -6的机理是橡胶粒子的空洞化和塑料基体的剪切屈服.力学性能测试表明gEPR的引入显著提高了Nylon -6的缺口冲击强度.     

木质素基环氧丙烯酸酯的合成及紫外光固化

正木质素是地球上一种储量十分丰富的可再生资源,可生物降解[1,2].木质素结构中含有大量羟基,主要以酚羟基和醇羟基形式存在,可与许多化合物发生化学反应制得木质素基环保材料,是最有前途的生物质资源之一[3].但工业木质素纯度较低,对其利用多为直接混合,如水泥减水剂等低端领域.环氧丙烯酸酯(EA)作为紫外光固化的预聚体,在紫外光照射下可快速固化,其黏接性高,耐化学药品性能优异,应用广泛[4,5].因此降低EA的成本,对其进行改性是近年来该领域的研究热点[6].本文以工     

核／壳结构聚丙烯酸酯增韧剂改性PVC的研究

用核／壳结构聚丙烯酸酯增韧剂对ＰＶＣ进行了抗冲击改性，研究了增韧剂的组成结构与增韧效果之间的关系，通过实验发现在本工作所考察的范围内，增韧剂粒径越大，其增韧效果越好．电镜观察证实共混体系的形态为弹性体粒子均匀地分散在ＰＶＣ基体中．     

磺化聚芳醚酮砜/聚吡咯复合型直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备与性能研究

以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)和吡咯(Py)为原料,通过原位聚合的方法制备了含有不同吡咯含量的SPAEKS/PPy复合膜.红外谱图表明SPAEKS聚合物中的磺酸基团与聚吡咯(PPy)中的亚氨基基团之间形成了强烈的相互作用.扫描电镜照片显示PPy能够均匀地分散在SPAEKS聚合物基体中,没有发生团聚现象.通过对复合膜的性能测试发现PPy的引入提高了复合膜的热稳定性,降低了复合膜的吸水率,改善了其水溶胀性.同时膜中水的脱附系数下降,提高了膜的保水能力.SPAEKS/PPy-3复合膜的甲醇渗透系数达到了1.18×10-7cm2/s,明显低于纯SPAEKS膜的8.52×10-7cm2/s,而其质子传导率虽有所降低,但在25℃和80℃仍然分别达到了0.039S/cm和0.061S/cm,能够满足质子交换膜对质子传导率的要求.研究结果表明,聚吡咯与SPAEKS中磺酸基的摩尔比为0.99的复合膜有望在直接甲醇燃料电池中得到应用.