磺化杂萘联苯聚醚酮膜的制备及其阻醇和质子导电性能

采用浓硫酸和发烟硫酸的混合物作磺化剂得到不同磺化度的磺化杂萘联苯聚醚酮(SPPEK),考察了不同磺化度的SPPEK膜的导电和阻醇特性.磺化度为73%的膜在测试的温度范围内膜的电导率数量级在10-2S/cm,其甲醇透过系数约比Nafion115膜低一个数量级,如果以质子传递通量和甲醇传递通量之比定义为综合指标,SPPEK膜的综合性能比Nafion115膜高3.3倍.

磷钨酸/磺化杂萘联苯聚醚酮复合质子交换膜的制备及其性能

制备了基于磷钨酸(PWA)与磺化杂萘联苯聚醚酮(SPPEK)的无机-有机复合质子交换膜,红外光谱测试结果表明,复合膜中PWA通过端氧和桥氧共同与SPPEK发生作用;由SEM照片看出,对磺化度为58%的SPPEK,PWA掺杂量为20%和40%时杂多酸的分散良好,掺杂量为60%时膜内出现颗粒聚集;PWA在水中的溶出性测试发现,用水处理4天,各复合膜中PWA的溶出率均低于10%;PWA/SPPEK膜具有良好的质子导电性,PWA掺杂量高于40%、磺化度为58%的SPPEK为基质的复合膜在100℃以上的电导率接近甚至超过Nafion115膜的电导率,复合膜的电导率和水含量均随PWA掺杂量的增加而增加;随着PWA掺杂量的增加复合膜的阻醇性能下降,但除PWA掺杂量60%、SPPEK磺化度58%的复合膜外,所制备的多种复合膜的甲醇透过系数均低于Nafion115膜.

直接甲醇燃料电池用三羧基丁烷膦酸锆/磺化杂萘联苯聚醚酮复合质子交换膜

In order to improve the property of sulfonated poly(pathalazinone ether ketone)(SPPEK)membrane of high sulfonation degree,proton conductor zirconium tricarboxybutylphosphonate[Zr(PBTC)]was used and incorporated into SPPEK to prepare Zr(PBTC)/SPPEK composite membranes for direct methanol fuel cell(DMFC).The results showed that the additive could reduce the water swelling and methanol permeability of membranes efficiently without sacrificing its conductivity.DMFC single cell performance demonstrated that the 30%(mass)Zr(PBTC)/SPPEK composite membrane was better than the pristine SPPEK membrane for its reduced swelling and consequently improved dimensional stability.

杂萘联苯聚醚酮改性双马来酰亚胺树脂体系的相行为

采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分别对杂萘联苯聚醚酮(PPEK)改性双马来酰亚胺树脂(BMI)体系的反应诱导相分离行为和固化产物的相结构进行了研究。结果表明,体系的相分离过程可能按旋节相分离机理进行并存在二次相分离现象;改变PPEK的含量,固化产物的相结构可实现由球形粒子结构到相反转结构的连续性变化。同时,考察了PPEK分子量及含量对固化树脂冲击强度的影响。结果表明,PPEK的加入可有效改善体系的韧性。

磺化杂萘联苯聚醚酮膜的电渗析脱盐和浓缩

以磺化杂萘联苯聚芳醚酮离子交换膜为电渗析阳膜,考察初始溶液体积比、流速和操作电流等条件对低浓度溶液脱盐和高浓度溶液浓缩的影响.结果表明,浓淡室初始溶液体积比从1∶1增大到3∶1时,对于低浓度溶液的脱盐效果以及能耗无明显影响;而高浓度溶液浓缩实验中,浓淡室初始溶液体积比从1∶1调节为1∶3,最终浓缩率可以从94%提高到201%.流速从20 mL/min提高到60 mL/min,对低浓度溶液的脱盐过程造成不利影响,105 min时的脱盐率从76%降低到71%;而高浓度溶液的最终浓缩率却从191%增加到223%.随着操作电流的增加,低浓度溶液脱盐率增大、高浓度溶液浓缩效率提高,但会导致操作电压和能耗增大.

无机杂化倍半硅氧烷/磺化杂萘联苯聚醚酮质子导电复合膜

通过磺化反应制备了一系列不同磺化程度的磺化杂萘联苯聚醚酮(SPPEK),采用共混法将无机杂化倍半硅氧烷(POSS)掺杂到IEC值为1.60的SPPEK中,通过溶液浇铸制得复合膜。对SPPEK/POSS复合膜进行了FTIR、TGA分析和SEM表观形貌观察。研究了SPPEK/POSS复合膜的吸水性、溶胀度和质子导电性,并与Nafion (?)117进行对比。随着POSS的加入,复合膜的吸水性、溶胀度和氧化稳定性提高。SPPEK/POSS复合膜的室温电导率达到0.75×10^(-2)S·cm^(-1),接近Nafion (?)117膜相同条件下的电导率(1.08×10^(-2)S·cm^(-1))。随着温度升高,SPPEK/POSS复合膜的电导率逐渐增大。采用不同测试方法分别对复合膜的膜平面方向和厚度方向上的电导率进行了测试,表明在两个方向上的电导率相差较大,SPPEK/POSS复合膜室温下膜平面方向上的电导率达到2.1×10^(-2)S·cm^(-1)。

杂萘联苯聚醚砜酮/环氧树脂共混体系固化反应动力学

采用热熔法制备了杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)/环氧树脂(E-51)共混物,利用差示扫描量热仪(DSC)对共混物的固化反应动力学进行了研究。借助Ozawa和Kissinger等方法确定了PPESK增韧E-51体系的固化动力学参数,包括反应的表观活化能E,指前因子A和反应级数n;结果表明,采用新型高性能热塑性树脂PPESK增韧环氧树脂不仅在工艺上具有可行性,而且PPESK的加入降低了固化反应的表观活化能,促进了固化反应的进行。

杂萘联苯聚醚砜酮膜结构计算机直接试验设计

以杂萘联苯聚醚砜酮/聚乙烯吡咯烷酮/N-甲基吡咯烷酮(PPESK/PVP/NMP)为铸膜液体系,对杂萘联苯聚醚砜酮的膜结构进行了计算机直接试验设计。结果发现采用膜结构参数——趋向海绵膜结构特征分数St,可以对膜结构进行定量化表征和设计。以聚合物浓度和PVP添加剂作为影响因素,通过直接实验设计,分别得到了描述PPESK膜水通量、截留率、膜结构的3个数学模型。这3个数学模型表明,PVP添加剂和聚合物浓度能显著地影响膜的水通量、截留率和结构;随着聚合物和PVP添加剂浓度的增加,膜的水通量显著下降,截留率降低,膜结构逐渐由指状结构变为海绵结构。实验值和模型的预测值吻合得较好,表明采用直接实验可以实现对PPESK超滤膜的膜结构与性能的调控。

非等温差示扫描量热法研究杂萘联苯聚芳醚酮改性环氧树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热仪(DSC)对环氧树脂(E-51)/杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)共混物的固化过程进行研究。利用T-β外推法确定了固化工艺温度,并利用Kissinger和Crane法计算得到共混体系固化反应的表观活化能Ea、指前因子A、固化反应级数n等动力学参数。结果表明,PPEK的加入对环氧树脂的固化反应温度影响不大,但反应活化能有所升高,表明PPEK的加入阻碍了固化反应的进行。通过固化度与固化时间的关系曲线证明,PPEK的加入不改变环氧树脂的固化反应机理。

静电纺丝PPESK纤维毡层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料

随着航空航天产业的蓬勃发展,我国对高性能碳纤维复合材料的需求日益增长。杂萘联苯聚醚砜酮[Poly(Phthalazine Ether Sulfone Ketone),PPESK]得益于良好的环氧相容性、可加工性和机械性能,具有在碳纤维/环氧树脂复合材料层间增韧方面的良好应用前景。本研究借助静电纺丝技术,实现了PPESK超细纤维毡的稳定制备,并通过层间铺贴、热压,实现了PPESK与T800级碳纤维/高温环氧树脂预浸料的复合。在预浸料层间添加17 g/m2 PPESK超细纤维毡,其复合材料冲击后压缩强度可达391 MPa,表明PPESK对T800级碳纤维复合材料的层间增韧效果较明显。静电纺丝PPESK纤维在碳纤维复合材料增韧领域具有巨大应用潜力。

PPBES基膜厚度对复合膜水蒸气渗透性能的影响

使用非溶剂致相分离(NIPS)法,以杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)制备不同厚度的PPBES超滤基膜.随着基膜厚度从53μm增加到260μm,基膜接触角、平均孔径、孔隙率和截留率增大,水通量降低.随后,以磺化含侧苯基杂萘联苯聚醚酮(SPPEK-P)为选择层,采用涂覆法制备SPPEK-P/PPBES复合膜.研究基膜厚度对复合膜水蒸气渗透选择性的影响,并对复合膜进行扫描电子显微镜和红外光谱表征.结果表明,随着基膜厚度增大,复合膜水蒸气渗透速率从2244GPU降低到1033GPU,水蒸气/氮气的选择性从445降低到288.

CF/PPEK、CF/PPES复合材料高温力学性能研究

采用预浸热压成型工艺制备碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)和碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜(CF/PPES)单向复合材料试样,通过对试样在常温和高温条件下的力学性能测试与分析,研究了高性能热塑性复合材料在高温条件下力学性能及其强度和模量保留率的变化规律.实验表明,在250℃下其拉伸和弯曲强度及模量的保留率均在60%以上,仍具有极高的承载能力.利用Tr—n预测模型对这两种复合材料高温力学性能进行的预测结果与试验值基本吻合,从而验证了这个模型的可行性.

胺化条件对季铵化PPEK膜性能的影响

以氯甲基化杂萘联苯聚醚酮(CMPPEK)为膜材料,通过溶液法制备了CMPPEK基膜,然后将其浸泡在三甲胺水溶液中进行季铵化反应得到季铵化杂萘联苯聚醚酮(QAPPEK)阴离子交换膜。比较了CMPPEK和QAPPEK的热失重性能,CMPPEK的5%热失重温度为330℃,QAPPEK的5%热失重温度为260℃,QAPPEK的5%热失重温度与CMPPEK的相比降低了70℃。考察了三甲胺浓度、胺化时间、胺化温度等反应条件对QAPPEK膜性能的影响。结果表明:三甲胺的质量分数为33%、胺化时间为12h、胺化温度为40℃时,得到的QAPPEK膜表现出了较优异的性能,其IEC值达1.64mmol/g,在2mol/LVOSO4+3mol/LH2SO4的混合溶液中测得的面电阻为0.73Ω·cm2,应用于全钒液流电池(VRB)中,电池的能量效率高达85.9%,电流效率为98.4%,电压效率为87.3%。

三羧基丁烷膦酸锆/SPPEK复合膜在高温不同湿度下的电导率

磺化杂萘联苯聚醚酮(SPPEK)膜在温度高于100℃时会因严重失水而导致电导率急剧下降。为此,合成出具有较高电导率的吸湿性质子导体1,2,4-三羧基丁烷-2-膦酸锆[Zr(PBTC)],并将其掺杂到SPPEK中制备出Zr(PBTC)/SPPEK复合膜。实验表明,Zr(PBTC)的掺杂能有效提高复合膜在高温低湿情况下的吸水能力,从而提高其电导率。SPPEK膜在120℃、相对湿度为40%情况下电导率仅有约10-4S.cm-1,而相同条件下30%Zr(PBTC)/SPPEK复合膜的电导率达到2×10-3S.cm-1。而且相对湿度越小,复合膜电导率的提高幅度越大,在相对湿度小于20%时,复合膜的电导率大约比SPPEK膜高两个数量级。

SPPEK/PWA质子导电复合膜的制备与性能

以磺化杂萘联苯聚醚酮(SPPEK)为基体,采用共混法制备了SPPEK/PWA复合质子交换膜。采用红外光谱、热分析与交流阻抗等方法对复合膜的结构和性能进行了研究,并与Nafion117膜进行了比较。结果表明,磷钨酸(PWA)的掺杂使得复合膜的吸水率和溶胀度增大,同时热稳定性能得到提高。复合膜在20℃时的质子电导率为0.67×10-2S/cm,接近Nafion117膜的质子电导率(1.08×10-2S/cm)。且随着温度的升高,电导率逐渐增大,最高可达1.18×10-2S/cm。此外,对复合膜不同方向上的电导率进行了测试,表明膜平面方向上的电导率(8.10×10-2S/cm)高于厚度方向上电导率(7.50×10-3S/cm)约一个数量级。

CF/PPEK、CF/PPES单向板的制备工艺和力学性能研究

本文研究了碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)和碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜(CF/PPES)2 种 复合材料单向板的预浸热压成型工艺,对制备的单向板进行了力学性能试验研究,并利用 X 射线光电子能 谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对这两种复合材料的界面状态和结构进行了分析。研究表明,由于 PPEK和 PPES 分子结构的特点,使其具有良好的韧性和高温性能,且可与碳纤维形成良好的复合界面,从而有效地缓解应力集中,提高其复合材料的力学性能,并具有良好的成型加工特性,同时,在 250℃ 高温条件下的拉伸和弯曲强度和模量保留率均达到 60% 以上,这些结果为进一步研究和应用这种高性能热塑性复合材料提供了一定的参考依据。

PVPK30和Tween80对中空纤维超滤膜结构和性能的影响

通过考察添加剂—聚乙烯吡咯烷酮(PVPK30)和Tween80对杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)中空纤维超滤膜结构和分离性能的影响,发现:随高分子添加剂聚乙烯吡咯烷酮K30浓度的升高,膜水通量减小,截留率基本无变化,膜结构逐渐由指状结构转变成海绵状结构。有机大分子添加剂Tween80可以提高膜的水通量,但膜结构不随添加剂浓度而改变,均为指状结构。当Tween80浓度小于5wt%时,随Tween80浓度的增加,膜水通量升高,截留率下降。比较不同凝胶浴温度下的膜分离性能可以看到,凝胶浴温度提高可以显著提升膜的纯水通量。

一种耐高温漆包线的制备与工艺研究

用新型杂萘联苯聚醚腈酮(PPENK)为基料制备耐热漆包线,研究了漆包线的制备工艺。结果表明:当漆包线漆固体含量为20%,收线速度为13.5 m/min时,制备的漆包线漆膜厚度达到二级漆膜厚度,漆包线的综合性能优异。

新型耐热树脂基复合材料的性能研究

以石墨、Mo S2 和含二氮杂萘联苯型聚醚砜酮 ( PPESK)为原料 ,用溶液共混共沉淀、热压模塑方法研制出 PPESK基减摩复合材料 ,摩擦磨损实验结果表明摩擦系数与 PTFE的相近 ,磨损率比纯树脂降低 1个数量级。利用 KYKY10 0 B扫描电镜观察材料磨损表面 ,分析了材料的磨损机理。复合材料的摩擦磨损性能良好 ,且具有优异的耐热性能 。