磺化聚芳硫醚氧膦基质子交换膜的结构设计、制备与表征

非氟质子交换膜的耐氧化性和溶胀性是其应用的关键问题。研究表明，磺化聚芳硫醚氧膦（sPTPO）具有优良的耐氧化性，但溶胀偏高。为降低其溶胀，改善其综合性能，本项目拟开展如下工作。.首先，合成可溶性（磺化）聚苯并咪唑，将其与sPTPO共混，引入苯并咪唑基团，形成分子间交联，减小溶胀率，制备耐氧化、低溶胀的共混膜。另外，通过共聚法将苯并咪唑基团引入到sPTPO分子链中，制备耐氧化、低溶胀的共聚膜。.其次，把sPTPO膜在多聚磷酸或含P2O5的甲基磺酸中处理，或者把sPTPO树脂溶于含P2O5的极性溶剂后再制膜，使磺酸基和高分子链中与活化基团连接的苯环形成适当的砜基交联，降低溶胀，并提高其耐氧化性。.最后，合成疏水的芳香齐聚物和亲水的含磺化三苯基氧膦基的齐聚物，并缩聚制备亲水/疏水嵌段型sPTPO，从而调节产物的微相结构，使sPTPO在IEC低时电导率高，溶胀低，并且其耐氧化性能得到进一步改善。

磺化聚芳（硫）醚氧膦具有优良的耐氧化性，但其中有部分溶胀偏高。为降低其溶胀，改善其综合性能，本项目开展了如下工作。. 首先，合成了可溶性磺化聚苯并咪唑，将其与磺化聚芳硫醚氧膦共混，引入苯并咪唑基团，形成分子间交联，减小溶胀率，制备了耐氧化、低溶胀的共混质子交换膜。另外，通过共聚法将二氮杂萘酮基引入到聚合物主链中，在分子间形成氢键；同时采用二磺化单体共聚，改变磺酸侧基的分布，从而制备了耐氧化、低溶胀的磺化聚二氮杂萘酮醚氧膦共聚物质子交换膜。. 其次，通过控制磺化聚合物中活化苯环的比例，实现了质子交换膜的自保护交联,制备了溶胀低、电导率和耐氧化性高的磺化聚芳醚氧膦交联膜。. 最后，通过合成末端含羟基的磺化聚芳醚氧膦齐聚物，再加入全氟联苯，在低温下缩聚制备了亲水/疏水嵌段离聚物，从而调节产物的微相分离结构，使其在离子交换容量低时离子通道连接性好，电导率高，溶胀低，并且其耐氧化性能也得到提高。. 研究工作按照项目计划书开展，在实施过程中根据实验结果做了一些调整，制备了多种高性能的含氧膦基的质子交换膜，圆满完成了项目任务。通过本项目工作，在SCI源刊物上发表论文13篇，申请国家发明专利6项，另有多篇文章在写作与投稿中。培养了2名硕士生和2名博士生，另有1名硕士生和1名博士生即将毕业。