季铵化条件对季铵化聚醚砜酮纳滤膜性能的研究

以氯甲基化聚醚砜酮(CMPPESK)为膜材料,通过相转换法制备了CMPPESK膜,然后将其浸泡在三甲胺溶液中进行季铵化反应,即可得到荷正电的季铵化聚醚砜酮(QAPPESK)纳滤膜。考察了三甲胺浓度,季铵化时间,季铵化温度等季铵化条件对QAPPESK纳滤膜性能的影响,发现三甲胺浓度为5.0mol/L,季铵的化时间5h左右,季铵化温度为30℃时,得到的荷正电QAPPESK纳滤膜对MgCl2、VitaminB12(VB12)具有较高的纯水通量和截留率。

自交联型季铵化聚醚砜阴离子交换膜的制备与性能

为改善聚醚砜类阴离子交换膜(QPES)的离子电导率及稳定性,采用3种具有不同长度的脂肪族二胺,即N,N,N',N'-四甲基乙二胺(TMEDA)、N,N,N',N'-四甲基丙二胺(TMPDA)及N,N,N',N'-四甲基己二胺(TMHDA),通过溶液浇铸法制备了一系列自交联型季铵化聚醚砜阴离子交换膜(CQPES).交联膜的抗溶剂性能显著增强,在膜面方向的尺寸稳定性、机械性能、耐水解稳定性及耐碱稳定性均得到了提高,同时离子电导率保持在较高的水平.CQPES膜的性能与二叔胺的结构有较大的关系,以TMHDA为交联剂的CQPES膜离子电导率、耐水解稳定性及耐碱稳定性优于以TMEDA及TMPDA为交联剂的体系.如IEC为1.45 mmol/g的CQPES-H-0.5膜,在30℃时吸水率为43%,尺寸变化率小于10%;在30℃及60℃的水中的电导率分别达到17 m S/cm及64 m S/cm.在稳定性测试方面,CQPES-H-0.5膜经过100℃水处理24 h后重量损失为3.8%,4 mol/L的Na OH溶液室温处理168 h后,离子电导率损失为21%;而相同条件下非交联处理的QPES膜分别为12%及40%.CQPES-H-0.5膜显示了良好的性能,有望在燃料电池系统中得到应用.

复合型季铵化聚醚砜碱性聚合物电解质膜的制备及性能

利用4,4?-二氟二苯砜(DFDPS)、9,9?-双(4-羟苯基)芴(BHPF)、2,2?-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)及4,4?-(六氟异丙叉)双酚(双酚AF)为原料,制备了2类具有不同主链刚性的聚醚砜材料.以聚醚砜及其氯甲基化产物按一定质量比采用溶液浇铸法,制备了2类新型共混阴离子交换膜,并避免了成膜过程中的相分离现象.在高分子主链上通过引入双酚芴(BQPAES系列)及双酚A(BQPES系列)结构调整主链的刚性,探讨了主链刚性对性能的影响;表征了共混膜的离子交换容量(IEC)、吸水及溶胀特性与离子电导率,并考察了它们的耐水解和耐碱稳定性.结果表明:2种聚合物相容性良好,共混膜质地均一,柔韧透明,吸水率和溶胀率适中,均随着温度的升高逐渐增加、随着聚醚砜含量增加逐渐减小;在90?C时,离子电导率最高达到89 m S/cm.经过沸水处理24 h后,均保持高机械强度,失重率低于5%;经2 mol/L的Na OH溶液30?C处理168~240 h后离子电导率仍可保持65%~80%.由于含双酚芴结构的高分子主链具有更高的刚性,在类似IEC条件下,BQPAES膜显示了比BQPES膜更好的尺寸稳定性和化学稳定性,同时维持了较高的电导率水平.由此表明,复合处理及适度提高高分子主链的刚性,有利于提高膜的性能.

序列式含芴季铵化聚芳醚砜阴离子交换膜的制备及交联改性

为得到具有高电导率和稳定性的阴离子交换膜,采用两步聚合法合成了含芴的序列式聚芳醚砜,经付克氯甲基化、季铵化及碱化制备了季铵化聚芳醚砜,并以脂肪族二胺(N,N,N′,N′-四甲基丙二胺(TMPDA)及N,N,N′,N′-四甲基己二胺(TMHDA))为交联剂,通过直接交联及后交联法分别制备了2类序列交联型阴离子交换膜.制得的膜材料离子交换容量为1.59~2.12 mmol/g,柔韧结实.与具有相似离子交换容量的非交联膜相比,交联膜的抗溶剂性能、尺寸稳定性、离子电导率等性能均得到了提高.交联膜在高温水中的水解稳定性、强碱性条件下的化学稳定性显著增强.探讨了直接浇铸交联处理及成膜后交联处理2种交联方式对膜性能的影响,结果表明,后交联处理可以有效避免浇膜过程凝胶的形成,而且膜的稳定性相对于未交联膜有大幅度提高.尤其以TMHDA为交联剂的后交联膜的各项性能均优于相应非交联膜,IEC为2.17 mmol/g的PCL-M(H)膜,在30°C时吸水率为99%,膜径向尺寸变化率为15%,电导率为23.8 mS/cm,90°C时电导率达到82 mS/cm,经过4 mol/L的NaOH溶液室温处理240 h后,离子电导率损失为7.6%,100°C水处理24 h后重量损失为5.1%,表现出较好的稳定性.