磺化含芴聚醚醚酮酮的合成及与八苯胺基POSS的杂化.pdfVIP

V01．33 高等学校化学学报 No．6 CHEMICALOFCHINFSEUNIVERSlTlES 112l～1123 2012年6月 JOURNAL [研究快报] 磺化含芴聚醚醚酮酮的合成及与 八苯胺基POSS的杂化 李龙，刘佰军，刘思远，姜振华 (吉林大学化学学院，麦克德尔米德实验室，长春130012) 关键词质子交换膜；聚芳醚酮；聚倍半硅氧烷；杂化 文献标识码A J0790．2012，06，00l 中图分类号0631．2 DOI：10．3969／j．isM．025l 燃料电池作为一种绿色环保的清洁能源，具有启动速度快、工作温度低、比功率大及操作方便等 优点，是最有希望替代石油等化石能源的未来能源之一．作为质子交换膜燃料电池(PEMFc)和直接甲 醇燃料电池(DMFc)的核心部件，质子交换膜的研制备受关注¨J．磺化聚芳醚类聚合物质子交换膜由 于其优异的化学性质而备受青睐【2’31．最近的研究发现，用局部高密度磺酸基作为亲水相有利于获得 更好的相分离结构，提高聚合物膜的质子传导率。4“J．含芴聚合物具有较高的反应活性，同时具备4 个磺化点，因此通过后磺化可制得性能优异的磺化聚合物¨‘8’． Jiang等【93在单一组分的“酸性”磺化聚芳醚膜中引入含有“碱性”基团的组分，构筑分子增强复合 型质子交换膜，可以有效地提高膜的尺寸稳定性、力学强度、热和氧化稳定性及阻醇性能等． 聚倍半硅氧烷(P0ss)是近年来新兴的有彬无机杂化纳米材料，其典型分子式可表示为 (Rsi0。)。，目前人们已成功将酸功能化Poss引入到质子交换膜中，并取得了较好效果¨”“J． 本文设计并合成了一种新型的含有芴结构的磺化聚醚醚酮酮，并将八苯胺一POSS引入聚合物中， 制备出一类具有酸一碱相互作用的复合型质子交换膜，并对其性能进行了研究． 1实验部分 1．1 H 甲基亚砜，A1addin公司，使用前按常规方法提纯．德国BⅢker510核磁共振谱仪(1NMR，500 MHz)，以四甲基硅烷作内标，DMso—d6作溶剂；Solanron1260阻抗、相位一增益分析仪；日本岛津Su— perscanssx_550型扫描电子显微镜(sEM)，样品断面经喷金处理． 1． 1．2含芴聚醚醚酮酮共聚物(FPEEKK)和磺化聚醚醚酮酮(sFPEEKK)的合成合成路线见Scheme 将1．4016g(4mm01)双酚芴、2．0174g(6mm01)6F一双酚A、3．2230g(10 苯、2．073 mL环丁砜及10 g碳酸钾、25 mL甲苯加入到三口瓶中，在N：气保护下，于130—140℃回 流2—3h，除去水和甲苯，温度上升至160—170℃再反应5—6h，将黏稠的反应物出料至水中，得到 线状聚合物．搅碎后分别用蒸馏水和乙醇回流洗涤多次，烘干待用． h，出料于大 将6gFPEEKK粉末溶于120mI。浓硫酸(体积分数为95％一98％)中，室温下搅拌24 量蒸馏水中．将得到的线性聚合物用蒸馏水反复洗涤至中性，烘干待用． 1．3 AMPH—P0sS／SFPEEKK杂化膜的制备分别取lg mL二甲基亚砜(DMs0)．搅拌12h至溶液均一透明后，分别加入O．03，O．05，O．07和O．10gAMPH— P0ss，继续搅拌12h，使其充分混合均匀，得到深棕色透明溶液．将溶液用200目的尼龙筛网过