王哲
,
白洪伟
,
倪宏哲
,
杜长江
,
姜曙光
,
张明耀
,
张会轩
高分子材料科学与工程
利用缩聚反应合成了不同磺化度的侧链型磺化聚芳醚酮(SPAEK)质子交换膜材料,红外光谱与氢核磁谱图证实所合成产物为目标产物.通过热重分析仪(TGA)对SPAEK在氮气和空气中的热性能研究发现,SPAEK在氮气中的热稳定性要好于在空气中的.通过Friedman方法计算得到了不同磺化度SPAEK分别在氮气和空气氛围下的活化能E和相关系数r.利用Coats-Redfem方法探讨了SPAEK的降解机理,结果表明SPAEK的降解机理为F1机理.
关键词:
磺化聚芳醚酮
,
热重分析
,
降解
王哲
,
隋秀鹏
,
倪宏哲
,
吕鑫
,
张会轩
高分子材料科学与工程
通过共混的方法制备了磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)与聚偏氟乙烯(PVDF)复合型质子交换膜.红外光谱(FT-IR)表明复合膜中存在C-F和O=S=O收缩振动峰.X射线衍射(XRD)结果表明,随着PVDF含量的增加,PVDF的结晶峰明显增强.扫描电镜照片显示,当PVDF含量低于20％时,有细小的晶体颗粒均匀分布在膜的表面,而当PVDF含量高于20％时,复合膜的表面和断面都有微孔存在.热重分析(TGA)证实PVDF的引入提高了膜的热稳定性.PVDF质量分数为15％的复合膜在25℃时的质子传导率保持在0.055 S/cm,而甲醇渗透系数降低到2.28×10-7 cm2/s,能够满足直接甲醇燃料电池的需要.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
磺化聚芳醚酮砜
,
聚偏氟乙烯
,
复合膜
王哲
,
杨鑫
,
吴清海
,
倪宏哲
,
周杰
高分子材料科学与工程
通过热重分析仪(TGA)对作为质子交换膜材料使用的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)进行了热性能研究.采用不同的升温速率,分别用Kissinger方法和Flynn-Wall-Ozawa方法研究了不同磺化度的SPAEKS在氮气氛围下磺酸基团完全脱落前的热降解动力学.研究表明,通过Kissinger方法计算得到SPAEKS的活化能E、指前因子A、反应级数η、相关系数r(磺化度0.8的SPAEKS-4,E=149.16 kJ/mol,InA=23.93,n=2.6,r=0.9887).通过Flynn-Wall-Ozawa方法计算得到SPAEKS的平均活化能E(SPAEKS-4的活化能为140.73 kJ/mol),而且所求活化能在相同磺化度下略低于用Kissinger方法所求,但活化能都随着磺化度的增加而增大.
关键词:
磺化聚芳醚酮砜
,
热重分析
,
降解动力学
,
活化能
王哲
,
倪宏哲
,
张明耀
,
张会轩
高分子材料科学与工程
采用直接缩聚的方法,通过调整磺化单体(3,3'-二磺酸钠基-4,4'-二氯二苯砜)和非磺化单体(1,4'-二(4'-氟苯甲酰)苯)的比例与双酚单体(2,2'-二(4-羟基苯基)丙烷)共聚合成了系列具有不同磺化度(0.2～1.2)的磺化聚芳醚酮酮矾共聚物.通过红外分析(FT-IR),差示扫描量热分析(DSC),热重分析(TGA)对其结构和性能进行了表征,研究表明,随着磺化度的增加,Na+离子的扩散系数从0.96×10-11S2/m增加到1.25×10-10S2/m,并通过透射电镜(TEM)对其进行了微观结构研究,从结构上解释了膜的物理性能,初步建立了结构与性能之间的关系.
关键词:
离子交换膜
,
磺化聚芳醚酮酮砜
,
离子扩散系数
王哲
,
任丽晔
,
倪宏哲
,
边玉玲
,
杨鑫
,
韩丞
高分子材料科学与工程
以水相悬浮法合成的氯磺化聚乙烯作为增韧剂,采用熔融共混的方法制备了氯磺化聚乙烯/聚氯乙烯(CSM/PVC)共混物.考察了CSM含量对其拉伸和冲击性能的影响,并对其进行了动态力学分析和形态分析.研究发现,氯磺化聚乙烯和聚氯乙烯部分相容,氯磺化聚乙烯能够均匀地分散在聚乙烯基体中.随着CSM含量的增加,共混物的冲击强度先增加后降低,而拉伸强度则随着CSM含量的增加而降低.
关键词:
氯磺化聚乙烯
,
聚氯乙烯
,
增韧
,
冲击强度
王哲
,
吕鑫
,
隋秀鹏
,
倪宏哲
,
张明耀
,
张会轩
高分子材料科学与工程
为了进一步提高质子交换膜在中高温时的质子导电率,文中以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜（SPAEKS）和聚乙烯醇（PVA）为原料,通过溶液共混法制备了PVA不同含量的磺化聚芳醚酮砜/PVA复合膜。通过对复合膜的性能测试发现,PVA的引入提高了膜的热稳定性、吸水率和保水能力。而且SPAEKS/PVA复合膜的质子传导率高于SPAEKS膜,在80℃时,复合膜的质子传导率都在0.07 S/cm以上,能够满足中高温质子交换膜燃料电池的使用要求。
关键词:
磺化聚芳醚酮砜
,
质子导电率
,
聚乙烯醇
,
复合膜
王哲
,
吴清海
,
倪宏哲
,
王士伟
,
张明耀
,
张会轩
高分子材料科学与工程
为了满足高温燃料电池对质子交换膜的要求,通过溶胶共混法制备了掺有不同含量TiO2纳米粒子的磺化聚芳醚酮（SPAEKS）/TiO2复合膜。红外光谱证实TiO2被引入到SPAEKS共聚物中。扫描电镜（SEM）照片显示,纳米级的TiO2粒子能够均匀地分散在SPAEKS共聚物基体中。通过对复合膜的性能测试发现TiO2的引入,复合膜的热稳定性、吸水率、保水能力及阻醇性能都有所提高。而且SPAEKS/TiO2复合膜的质子传导率高于SPAEKS膜,并在高温时尤为明显,能够满足高温燃料电池的需要。
关键词:
磺化聚芳醚酮
,
TiO2纳米粒子
,
复合型质子交换膜
王哲
,
倪宏哲
,
范猛
,
那辉
高分子材料科学与工程
以3,3'-二磺酸钠基-4,4'-二氯二苯砜(SDCDPS)、双酚S、4,4'-二氯二苯砜(DCDPS)为原料,利用亲核缩聚反应,通过调整SDCDPS和DCDPS的比例与双酚S共聚,合成了一系列具有不同磺化度的磺化聚醚砜.该聚合物具有较高的分子量和良好的热稳定性,其膜表现出较低的吸水率和甲醇渗透系数.
关键词:
磺化
,
聚醚砜
,
质子交换膜
,
燃料电池
王哲
,
杨鑫
,
倪宏哲
,
吴清海
,
张明耀
,
张会轩
高分子材料科学与工程
采用不同升温速率,对作为质子交换膜材料使用的磺化聚芳醚酮砜(sPAEKS,磺化度为0.8)共聚物在不同气氛中进行了热重分析.研究表明,SPAEKS在空气中更容易完成高分子主链的完全断裂.分别用Kissinger和FIynn-Wall-Ozawa方法对SPAEKS中磺酸基团进行了降解动力学研究,得到其活化能E、指前因子A、反应级数n、相关系数r.发现在同种气氛条件下,Flynn-Wall-Ozawa方法所得的活化能比Kissinger方法求出的活化能略低;在空气气氛中求得的活化能要低于氮气气氛中的活化能.建立了SPAEKS在两种气氛中的寿命方程,为质子交换膜材料在具体使用温度下的使用寿命提供了理论依据.
关键词:
磺化聚芳醚酮砜
,
不同气氛
,
热重分析
,
降解动力学
王哲
,
边玉玲
,
倪宏哲
,
张明耀
,
张会轩
高分子材料科学与工程
通过热重分析仪研究了不同氯硫含量的氟磺化聚乙烯(CSM)在不同升温速率下的热分解行为.采用Ozawa及Kissinger方程研究了氯磺化聚乙烯的降解动力学,研究发现CSM的热降解过程包括两个主要失重平台,而且氟磺化聚乙烯的热分解反应不是一级反应.Ozawa方程计算的活化能随着产物中氯硫含量的增加从304.661 kJ/mol下降到2920573 kJ/mol.Kissinger方程计算的活化能分别为282.785 kJ/mol和274.176 kJ/mol.ln(β/T_m~2)对1/T_m作图得一直线,证明氯磺化聚乙烯的热分解符合无规分解模型.
关键词:
氯磺化聚乙烯
,
降解动力学
,
活化能
,
Ozawa
,
Kissinger
