磷酸化交聯雙酚A型環(huán)氧樹脂(DGEBA)-聚乙烯醇(PVA)質子交換膜的制備及其性能表征.pdf

1、為解決質子交換膜的高質子傳導率對濕度的過分依賴、在高溫下膜的熱穩(wěn)定性的問題以及小分子酸摻雜到膜中易隨電極反應生成的水而流失等問題,本論文選用一種新型的交聯試劑雙酚A型環(huán)氧樹脂(DGEBA),以熱交聯的方式對聚乙烯醇(PVA)進行交聯,采用溶液澆鑄法成膜后用多聚磷酸(PPA)處理,制備了新型的磷酸化交聯質子交換膜。論文從交聯DGEBA/PVA膜的制備和性能表征以及磷酸化交聯DOEBA/PVA膜的制備和性能表征兩個方面展開,探討了磷酸化交聯

2、DGEBA/PVA.膜在高溫低濕環(huán)境中實際應用的可能性。
　　 以二甲基亞砜(DMSO)為溶劑,DGEBA為交聯試劑對PVA進行交聯。分別采用傅立葉紅外(FTIR)、X射線衍射(XRD)以及溶解性測試對交聯膜進行了表征,證實成功實現了交聯。系統(tǒng)表征了交聯DGEBA/PVA膜的熱穩(wěn)定性、力學性能、氧化穩(wěn)定性以及表面形貌。結果表明:交聯DGEBA/PVA膜具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和力學穩(wěn)定性,其降解溫度均達到200℃以上,拉伸強度最大達到

3、37.45MPa,足以滿足質子交換膜的使用要求;交聯DGEBA/PVA膜還表現出良好的氧化穩(wěn)定性,在Fenton's試劑中浸泡60h后,交聯DGEBA/PVA膜的殘存質量是未交聯PVA膜的7倍。由掃描電鏡(SEM)相圖可見膜的表面很平整,斷面沒有出現分相并且結構致密。
　　 以PPA為酸化試劑,使磷酸以共價鍵的形式錨固在交聯膜基體上,以解決質子交換膜電導率過分依賴環(huán)境濕度和高溫下不穩(wěn)定等問題。通過傅立葉紅外(FTIR)和元素分析

4、對磷酸膜進行了表征,證實成功地實現了磷酸化。系統(tǒng)表征了磷酸化交聯DGEBA/PVA膜的熱性能、氧化穩(wěn)定性、表面形貌、親水相尺寸大小、吸水率、尺寸穩(wěn)定性、膜中水的狀態(tài)和電導率。結果表明:磷酸化交聯DGEBA/PVA膜具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和抗氧化穩(wěn)定性,其降解溫度均達到200℃以上;通過小角X射線散射的方法測出了膜親水相尺寸的大小為81.38nm;當膜的吸水率保持在較高水平(120％)時依然具有很好的尺寸穩(wěn)定性(＜60％);通過低溫DSC測出