侧链长度对苯磺酸型侧链聚砜质子交换膜稳定性的影响

乔宗文，闫晓前

(陕西国防工业职业技术学院化学工程学院，陕西 西安 710000)

侧链长度对苯磺酸型侧链聚砜质子交换膜稳定性的影响

乔宗文，闫晓前

(陕西国防工业职业技术学院化学工程学院，陕西 西安 710000)

采用后磺化的方法合成了2种侧链长度不同的苯磺酸型侧链磺化聚砜2PS-BS和4PS-BS，用红外光谱和核磁共振氢谱表征了他们的结构，并制备相应的质子交换膜(PEM)，研究了侧链长度对2种PEM热稳定性和尺寸稳定性的影响。结果表明：2种PEM具有相似的离子交换容量，表现出较好的耐热性(240 ℃下不分解)和尺寸稳定性(2PS-BS-4和4PS-BS-4膜的室温溶胀率仅为8.2%和7.1%)，在相同的温度下，随着侧链长度的增加，尺寸稳定性增强。

聚砜；相分离；侧链长度；热稳定性；尺寸稳定性

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)是一种新型的绿色能源。质子交换膜(PEM)作为阴阳极之间的隔膜起着传导质子和防止燃料混合的作用，苛刻的工作环境对PEM的性能有着较高的要求。美国杜邦公司的Nafion系列膜由于其突出的性能，在PEM市场占有率很高，但是价格昂贵、高温性能下降严重和阻醇型差等缺点限制它的进一步应用，迫切需要一类新型的PEM来代替它[1]。

磺化芳香聚合物是一种高性能的PEM，被认为是最有潜力代替Nafion膜的膜材之一。磺化芳香聚合物分为主链型和侧链型，目前的研究主要集中于主链型，它是将亲水磺酸基团直接键合在聚合物主链上，当吸水过高时，会导致PEM较高的水溶胀性，有的甚至发生溶解[2]。受Nafion膜结构的启发，将磺酸基团远离疏水主链制备侧链型PEM，由于亲水磺酸基团远离疏水主链，对主链的影响较小，能够使PEM在较高的吸水率时仍保持较高的尺寸稳定性[3]。……