TMAH改性PVDF一步接枝PSSA质子交换膜的制备及性能

来源期刊：功能材料2019年第2期

论文作者：彭继华 黄强 郭贵宝 刘金彦 安胜利

文章页码：2201 - 2207

关键词：聚合物加工;膜;离子交换;本体改性;四甲基氢氧化铵;苯乙烯磺酸;

摘    要：针对商业化Nafion系列全氟磺酸质子交换膜的甲醇渗透率高的问题,利用四甲基氢氧化铵（TMAH）液相改性聚偏氟乙烯（PVDF）,以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂,一步将苯乙烯磺酸（SSA）接枝到改性的PVDF上,制备了用于替代Nafion膜的聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸（PVDF-g-PSSA）质子交换膜。研究了不同质量分数的TMAH甲醇溶液对PVDF-g-PSSA膜电导率和甲醇渗透率的影响。同时,利用傅立叶变换红外光谱（FTIR）和能谱扫描电镜（SEM-EDX）分析了膜的结构、形貌及硫元素分布情况。结果表明,TMAH使PVDF脱去部分HF产生碳碳双键且PSSA成功接枝到改性的PVDF骨架上,硫元素在膜内外分布均匀;PVDF-g-PSSA膜的电导率和甲醇渗透率随TMAH在甲醇中质量分数的增多而增大,TMAH质量分数为20%的膜的质子电导率在20℃下达到0.0890S/cm、常温下的甲醇渗透率为5.07×10-7 cm2/s;热重分析（TGA）表明,膜的热稳定性良好,耐热温度高达190℃。该膜作为电解质材料的直接甲醇燃料电池（DMFC）最大功率密度可达到17.085mW/cm2,且工艺简单、成本低,有望在实际中应用。