3种新型聚苯基醚喹噁啉的合成

用4,4′-二氟代二苯甲酰与双酚A的溶液缩聚制得聚醚苯偶酰(PEB),经邻苯二胺改性后,通过两步法得到聚苯基醚喹噁啉（PEQ-1）。 在PEB的改性反应中加入质量分数分别为1.0%和1.3%的3,3′,4,4′-四胺基二苯醚,可有效增加聚苯基醚喹噁啉的相对分子质量,得到PEQ-2和PEQ-3（总收率≥90%）,其质均相对分子质量分别为7.492×104和1.486×105。 并用IR、 NMR等对这些聚合物进行了表征。 该法操作简便,具有潜在的应用价值。     

聚苯基单醚喹噁啉薄膜的形变机理

非晶聚合物塑性变形机理主要包括银纹化和剪切屈服[1 ,2 ] .银纹化是链段局部排列疏松区域或缺陷在膨胀应力作用下成为银纹核 ,引发银纹 ,银纹 本体界面应变软化 ,银纹微纤拉伸的应变硬化过程 ,使得聚合物银纹微纤沿拉伸方向取向 ,伴随这一过程聚合物的体积增大[3] .剪切屈服是分子链沿拉伸方向的流动以及分子链间的滑移过程 ,这一过程使聚合物形状改变而体积不变 .聚合物的形变机理与聚合物的内在性质如临界缠结分子量 ,缠结密度或硬度等有关[4] .聚苯基单醚喹啉是一种高性能的芳杂环聚合物 ,它的玻璃化转变温度是 2 98℃ ,它具有耐高温…     

聚苯基单醚喹噁啉薄膜的性能与物理老化

研究了物理老化对聚苯基单醚喹啉薄膜的结构与力学性能的影响 .用差示扫描量热计 (DSC)及正电子湮没寿命谱 (PALS)方法表征了两种不同物理老化条件试样的凝聚结构以及自由体积的差别 .结果表明 ,物理老化使聚苯基单醚喹啉薄膜玻璃化转变温度移向高温 ,在其末端出现热焓吸收峰 ,分子链堆砌紧密使自由体积减小 ,分子可动性降低 .用动态力学分析 (DMTA)以及静态拉伸性能测试等方法研究了两类试样的力学性能 ,结果表明 ,物理老化后 ,试样的动态储能模量稍有增加 ,力学损耗降低 .而静态拉伸实验的断裂应变降低 ,屈服应力增加 ,断裂能降低 ,试样在宏观上由韧性断裂变为明显的脆性断裂 .     

芳杂环高分子分离膜分离、透过性能的研究——聚苯基单醚喹噁啉(PPQ)超滤膜的研制

随着超滤技术应用范围的不断开拓和新技术工业领域的相继出现,极待开发机械强度好并具有优良的耐温性、耐生物侵蚀性、耐酸碱和耐有机溶剂性等高性能的超滤膜材料,以满足在苛刻条件下的分离、提纯、浓缩与富集以及高温灭菌过程的需要。多年来,国内外学者陆续将多种合成高分子材料用于超滤分离技术中,特别是杂环高分子如聚酰亚胺等,其优良的机械性能、耐温性和耐生物侵蚀性颇引人注目。但是,在已开发的合成高分子超滤膜材料中,由于某些分子的主链上含有—CN、—CONH—、—COOR、—CH_2O—、     

含苯并呋喃环的聚苯基单醚喹噁啉

由含苯并呋喃环的芳族四酮与芳族四胺进行溶液缩聚反应，合成了两种新的含苯并呋喃环的聚苯基单醚喹啉，用红外光谱、元素分析、差热及热重分析对聚合物进行了表征，测试了力学性能，并对其在较低温度下形成的多孔薄膜进行了分离、透过性能的研究，实验结果表明，聚合物不仅具有优良的耐热性与力学性能，也具有良好的纯水透过率和截留性能．     

N-苯基苯二甲酰亚胺和2-苯基喹噁啉晶态分子动力学行为研究

本文在晶体结构分析的基础上,对二个芳香杂环高聚物模型化合物N-苯基苯二甲酰亚胺和2-苯基喹噁啉分子的原子热振动参数进行分析,结果表明N-苯基苯二甲酰亚胺晶态分子基本上为刚性分子,而2-苯基喹噁啉分子的热振动应包含分子内取代苯基的内旋转运动,其平均平方振幅为53(25)deg~2。     

N-苯基苯二甲酰亚胺和2-苯基喹噁啉晶态分子动力学行为研究

本文在晶体结构分析的基础上, 对二个芳香杂环高聚物模型化合物N-苯基苯二甲酰亚胺和2-苯基喹噁啉分子的原子热振动参数进行分析, 结果表明N-苯基苯二甲酰亚胺晶态分子基本上为刚性分子, 而2-苯基喹噁啉分子的热振动应包含分子内取代苯基的内旋转运动, 其平均平方振幅为53(25) deg~2。     

后磺化法精确可控合成主链型磺化聚苯喹喔啉及其质子交换膜性能研究

以不同摩尔比的4,4′-双(4-(2-苯基乙二酮基)苯氧基联苯、4,4′-双(2-苯基乙二酮基)二苯醚与3,3′,4,4′-四氨基联苯共聚制备聚喹喔啉,经后磺化法得到一系列磺化度可控的磺化聚苯基喹喔啉(SPPQ).模型化合物确认,磺酸基团精确接入电子云密度较高的含醚键的联苯片段的2,2′-位上,证明通过单体分子结构设计与后磺化法结合,可使磺酸基团在温和条件下,按预想接入到聚合物主链上,达到磺化度和磺化位置精确可控的目的. SPPQ的相对黏度均在3.8 dL/g以上.通过溶液涂膜法制备的主链型磺化聚苯基喹喔啉质子交换膜(SPPQ PEM)的吸水率都低于39%,尺寸变化率为2.1%~13%,且随着IEC和温度的提高而线性增加.如,80℃下,IEC高达2.21 meq/g的SPPQ-5的膜面和膜厚方向的尺寸变化率仅为11%和13%,具有良好的形状维持能力.热重分析表明,SPPQ PEM在320℃左右脱去磺酸基团,550℃左右发生聚合物主链降解,具有良好的热稳定性. Fenton试剂测试表明,SPPQ PEM开始破碎的时间随IEC的增加而缩短,在20℃时,IEC较低的SPPQ-1 (1.29 meq/g)破碎时间可达151 h,而IEC较高的SPPQ-5(2.21 meq/g)破碎时间缩短至81 h. PEM的质子传导率随温度和IEC的增加而显著提高,最高可达64 mS/cm,由于磺酸基团和喹喔啉酸碱对的形成以及吸水率偏低的原因,这一数值远低于Nafion.     

含苯并呋喃环的聚苯基单醚喹噁啉

 由含苯并呋喃环的芳族四酮与芳族四胺进行溶液缩聚反应，合成了两种新的含苯并呋喃环的聚苯基单醚喹啉，用红外光谱、元素分析、差热及热重分析对聚合物进行了表征，测试了力学性能，并对其在较低温度下形成的多孔薄膜进行了分离、透过性能的研究，实验结果表明，聚合物不仅具有优良的耐热性与力学性能，也具有良好的纯水透过率和截留性能．     

非含氟型磺化聚合物质子交换膜材料的研究进展(下)

概述了近十年来非含氟型磺化聚合物质子交换膜材料的研究进展,包括各种材料的制备和性质,详细地讨论了材料的化学结构、形态与其性能(质子导电率、耐水性、尺寸稳定性、吸水率、抗自由基氧化性、甲醇透过率等)之间的关系,其中结合作者在磺化聚酰亚胺方面的研究工作,重点对这类材料进行了系统、深入的介绍和讨论.最后,本文还对今后燃料电池用质子交换膜材料的研究提出了一些设想和展望.本文分为上下两篇,其中下篇主要综述了非含氟型磺化聚合物的性能与结构形态之间的关系.     

非含氟型磺化聚合物质子交换膜材料的研究进展(上)

概述了近十年来非含氟型磺化聚合物质子交换膜材料的研究进展,包括各种材料的制备和性质,详细地讨论了材料的化学结构、形态与其性能(质子导电率、耐水性、尺寸稳定性、吸水率、抗自由基氧化性、甲醇透过率等)之间的关系,其中结合作者在磺化聚酰亚胺方面的研究工作,重点对这类材料进行了系统、深入的介绍和讨论.最后,本文还对今后燃料电池用质子交换膜材料的研究提出了一些设想和展望.本文分为上下两篇,其中上篇主要综述了各种非含氟型磺化聚合物的制备方法.     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

质子交换膜燃料电池 (PEMFC)以质子交换膜 (PEM )作为电解质和隔膜 ,其性能强烈地依靠PEM的性质 .本文分析了PEMFC对PEM的要求 ,对全氟化、部分氟化和非氟化的PEM进行了分类介绍 ,着重讨论了膜的结构、制备、性质以及它们在PEMFC中的应用     

侧链磺化型聚砜质子交换膜的设计与制备及其性能研究

在制备氯甲基化聚砜(CMPSF)的基础上,以对羟基苯磺酸钠(HBSS)和羟基苯二磺酸钠(HBDSS)为亲核试剂,通过亲核取代反应,在聚砜(PSF)主链上分别键联了以苯磺酸根(BSS)和苯二磺酸根(BDSS)基团为末端基的侧链,制得了亲水磺酸根基团与疏水主链"微相分离"结构的2种侧链型磺化聚砜PSF-BSS和PSF-BDSS,并优化了制备条件.在对磺化聚砜产物进行充分表征(FTIR和1H-NMR谱)的基础上,采用流延成膜法制备了质子交换膜,测定了质子交换膜的基本性能,重点考察了质子交换膜"芳香性"主链和亲疏水微区"相分离"这2种结构因素对交换膜性能的影响.实验结果表明,在极性较强的溶剂中,CMPSF与羟基苯磺酸钠可顺利地发生亲核取代反应,于100℃经40 h反应可制得磺酸根键合量分别为2.07 mmol/g和2.11 mmol/g的磺化聚砜PSF-BSS和PSF-BDSS.所制备的质子交换薄膜具有较高的质子传导率(PSF-BDSS交换膜室温为4.7×10-2S/cm,80℃为8.1×10-2S/cm),优良的尺寸稳定性(室温溶胀率为8.6%,80℃溶胀率为30%),且具有良好的热稳定性与抗氧化稳定性.     

燃料电池质子交换膜研究进展与展望

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种清洁高效的能量转换装置,具有比功率高、稳定性好、易于启动等优点,是未来可移动动力源的理想候选。成本和寿命是阻碍PEMFC商业化的主要原因,寻找新型材料是解决这两大问题的必然选择,也是近年来质子交换膜研究的热点和重点。本文介绍了几种质子交换膜材料的研究进展,主要包括聚合物型、陶瓷型和有机-无机复合型,讨论了各种膜材料的特点,并对其未来的发展加以展望。     

侧链磺化聚芳醚质子交换膜的研究进展

燃料电池是以氢气、甲醇等作为燃料的一种新型能量转化装置,其中质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）凭借其能量功率高、启动速度快和使用寿命长等优点已经在移动电源、潜艇和电动汽车等领域得到了广泛应用。质子交换膜（Proton Exchange Membrane, PEM）对PEMFC的性能影响最大,高效的PEMFC需要PEM具有高的质子电导率、良好的热稳定性和机械性能、低燃料渗透率以及优异的物理化学稳定性等。目前市面上多数使用的均是具有优异质子电导率的Nafion系列膜,但其存在制备困难、成本昂贵、质子电导率严重依赖湿度等缺点,在一定程度上限制了其发展。为了让PEM有更多的选择,科学家一直专注于使用新材料替代Nafion膜。近年来,科学家们模拟Nafion结构,通过合成各种侧链含磺酸基团的聚芳醚结构,使得亲水基团磺酸基和疏水基团之间形成微相分离结构,从而获得了一系列具有优异综合性能的PEM。本文将重点对侧链烷基磺化型、侧链磺化嵌段型、侧链局部密集磺化型、侧链磺化交联型和侧链磺化复合型这几种常见策略的合成方法及性能进行了综述,最后展望了侧链磺化聚芳醚在PEM领域的优势及发展前景。     

直接甲醇燃料电池中质子交换膜的研究进展

质子交换膜是直接甲醇燃料电池(DMFC)的关键部件之一. 本文系统地介绍了近三年来DMFC中质子交换膜研究的最新进展.     

Thermal stability of proton exchange fuel-cell membranes based on crosslinked-polytetrafluoroethylene for membrane-electrode assembly preparation

We investigated thermal properties of proton exchange membranes (PEMs) prepared by the radiation-induced grafting of styrene into crosslinked-polytetrafluoroethylene films and the subsequent sulfonation for fuel-cell applications. A conventional thermogravimetric analysis was found to be unreliable because the resulting curve varied greatly with the heating rate. Thus, in order to obtain accurate information, we performed an ex-situ heat-treatment analysis, which involved heating of the PEMs at fixed temperatures of 200-350 °C and measurement of their remaining weight, ion exchange capacity (IEC) and proton conductivity (σ) after washing in pure water. The IEC and σ did not change at any temperature up to 200 °C, indicating high thermal stability. At 250 °C, however, the PEM properties deteriorated probably via radical cleavage of the C-S bond between a sulfonic acid group and an aromatic ring, and condensation of two sulfonic acid groups. Finally, the PEM was hot-pressed with two electrodes at 200 °C to produce a good membrane-electrode assembly for a fuel cell.     

基于膦酸基的高温质子交换膜的研究进展

提高质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的工作温度,不但可以提高电催化剂的活性以及电催化剂对原料气中CO等杂质气体的耐受能力,少用甚至不用Pt 等贵金属作电催化剂,还可以简化PEMFCs的水热管理系统,提高PEMFCs的综合能量转化效率. 实现高温PEMFCs的核心是开发能够适用于高温PEMFCs的高温质子交换膜(HT-PEM),是PEMFCs的研究热点. 在众多HT-PEM候选材料中,基于膦酸基的质子交换膜材料是最具前途的候选材料之一,是制备HT-PEM的主要研究方向. 本文综述了基于膦酸基的HT-PEM的研究进展,讨论了膦酸基参与的质子传导机理,比较了纯聚合物膦酸膜、膦酸基接枝改性膜、酸-碱两性膜、掺杂型复合膜的电导率、物理化学稳定性、机械性能等. 最后,展望了基于膦酸基的HT-PEM的发展趋势.     

用于质子交换膜的磺化聚酰亚胺的合成与性能研究

从分子设计的角度出发, 合成了一种新型的磺化二胺单体, 通过聚合反应制备了磺酸基在侧链上的质子交换膜. 由于特殊结构的设计, 这种质子交换膜的水解稳定性和氧化稳定性均得到提高.