张杰
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陈芳
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马晓燕
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张帆
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孙坤
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尚蓓蓉
高分子材料科学与工程
通过共混的方法制备了含倍半硅氧烷(POSS)星型拓扑结构的嵌段共聚物POSS-(PMMA26-b-SPS156)8/聚偏二氟乙烯(PVDF)复合质子交换膜.通过研究复合膜的离子交换容量(IEC)、质子传导率、吸水率、溶胀率及其在低湿度下的自旋-自旋弛豫时间(T2),考察了PVDF含量对复合膜性能的影响.结果表明,随PVDF添加量的增加,质子交换膜的IEC、吸水率和溶胀率降低,在测定温度下复合膜尺寸稳定性提高;PVDF还可以提高共聚物膜在高温下的电导率,降低膜对湿度的依赖性;在湿度30％,温度80℃时,添加PVDF50％的复合膜比纯共聚物膜的质子传导率高约1个数量级;由复合质子交换膜结合水的状态差异剖析了复合膜在低湿度下质子传导率高的原因.
关键词:
嵌段共聚物
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离子交换容量
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共混质子交换膜
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自旋-自旋弛豫时间
张杰
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陈芳
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马晓燕
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尚蓓蓉
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孙坤
材料研究学报
以八官能度倍半硅氧烷(BCP-POSS)为引发剂,用两步原子转移自由基聚合(ATRP)合成了以聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯为臂的星型POSS-(PMMA-b-PS)8嵌段共聚物.用后磺化方法制备具有相同磺化度的磺化杂化高分子POSS-(PM-MA-b-SPS)8,并用以制备了质子交换膜(PEM).分析了在不同水合状态下两种PEM的传导率随着湿度的变化规律,发现在同样低水合状态下具有较长SPS链段的PEM其质子传导率较高;TGA分析结果表明,两种PEM都具有高温保水性能和高的初始热分解温度;用透射电子显微(TEM)和原子力显微镜(AFM)分析了不同嵌段比例PEM的微相结构,发现具有较长SPS链段的PEM有利于质子传导的两相连通的微相形貌;用低场核磁共振分析仪测定了自旋-自旋弛豫时间T2和不同共聚物低水合状态下链段分子运动特性,发现具有较长SPS链段的PEM有较狭长且连通性较好的微相分离形貌,显示出较高的质子自旋扩散系数,在低湿度环境下具有较高的质子传导率.
关键词:
有机高分子材料
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质子交换膜
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原子转移自由基聚合方法(ATRP)
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星型嵌段共聚物
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倍半硅氧烷
,
微相结构
