1.本論文合成了一系列不同溴代度的溴甲基化聚芳醚酮(BrPAEK)。利用乙烯基咪唑發(fā)生季銨化反應(yīng),制備了咪唑功能化的聚芳醚酮(VImPAEK)。接下來(lái),以安息香二甲醚作為光引發(fā)劑,紫外光引發(fā)VImPAEK的自交聯(lián)反應(yīng),通過紫外曝光時(shí)間,控制膜材料的交聯(lián)程度。研究了交聯(lián)結(jié)構(gòu)對(duì)膜材料尺寸穩(wěn)定性、機(jī)械性能和其他性能的影響。2.為了提高陰離子膜的離子傳導(dǎo)率,我們采用三乙烯二胺作為季銨化試劑,以碘化鉀為甲基化試劑,制備了側(cè)鏈中分別含有一個(gè)季銨基團(tuán)和兩個(gè)季銨基團(tuán)的聚合物MQPAEK和DQPAEK。兩種聚合物均有良好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。在IEC相近時(shí),DQPAEK的尺寸穩(wěn)定性和離子傳導(dǎo)率均高于MQPAEK,證明離子基團(tuán)聚集能夠提高膜材料的綜合性能。3.在以上工作的基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步提高聚合物的離子傳導(dǎo)率,我們將柔性側(cè)鏈引入到了之前合成的聚合物結(jié)構(gòu)中,制備了側(cè)鏈含有三個(gè)季銨基團(tuán)的聚芳醚酮(TQPAEK)。柔性側(cè)鏈的引入提高了聚合物的斷裂伸長(zhǎng)率,降低了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。通過對(duì)相似IEC值的TQPAEK和DQPAEK的性能對(duì)比,我們發(fā)現(xiàn):TQPAEK的離子傳導(dǎo)率,尺寸穩(wěn)定性和耐堿穩(wěn)定性更優(yōu)異。因此,柔性側(cè)鏈和離子基團(tuán)的聚集會(huì)有效的提高聚合物的性能,這為設(shè)計(jì)新型高性能陰離子交換膜提供了參考。4.最后,我們擴(kuò)展了含堿性基團(tuán)的聚芳醚酮的應(yīng)用范圍,將三唑功能化的聚芳醚酮(MTZPAEK)膜摻雜磷酸后,作為高溫質(zhì)子交換膜使用。MTZPAEK膜具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度,三唑基團(tuán)對(duì)磷酸有著良好的吸附能力,而且側(cè)鏈中硫醚鍵能顯著地增強(qiáng)了聚合物的抗氧化穩(wěn)定性。電池測(cè)試結(jié)果表明磷酸摻雜MTZPAEK膜有潛力應(yīng)用在高溫質(zhì)子交換膜燃料電池中。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O631
【文章目錄】：
內(nèi)容提要
詳細(xì)摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池
        1.2.1 燃料電池的優(yōu)點(diǎn)
        1.2.2 燃料電池的分類
        1.2.3 聚合物電解質(zhì)膜燃料電池
        1.2.4 燃料電池的核心部件—聚合物電解質(zhì)膜
    1.3 新型陰離子交換膜
        1.3.1 季銨型陰離子交換膜
        1.3.2 咪唑型陰離子交換膜
        1.3.3 胍基型陰離子交換膜
        1.3.4 季膦型陰離子交換膜
    1.4 提高陰離子交換膜性能的方法
        1.4.1 側(cè)鏈改性
        1.4.2 嵌段改性
        1.4.3 交聯(lián)改性
        1.4.4 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化改性
    1.5 磷酸摻雜高溫質(zhì)子交換膜
        1.5.1 聚苯并咪唑（PBI）類磷酸摻雜高溫質(zhì)子交換膜
        1.5.2 堿性聚芳醚酮/砜磷酸摻雜高溫質(zhì)子交換膜
    1.6 本論文設(shè)計(jì)思想
    參考文獻(xiàn)
第2章 紫外光引發(fā)交聯(lián)型含咪唑基團(tuán)聚芳醚酮陰離子交換膜的制備與性能研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.2.2 表征技術(shù)及測(cè)試方法
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 聚合物的合成與表征
        2.3.2 熱性能
        2.3.3 機(jī)械性能
        2.3.4 吸水率和溶脹率
        2.3.5 離子傳導(dǎo)率和離子遷移率
        2.3.6 耐堿穩(wěn)定性
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第3章 側(cè)鏈含單季銨基團(tuán)和側(cè)鏈含雙季銨基團(tuán)聚芳醚酮陰離子交換膜的制備與性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        3.2.2 表征技術(shù)及測(cè)試方法
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 聚合物的合成與表征
        3.3.2 熱性能和機(jī)械性能
        3.3.3 離子交換容量、吸水率和溶脹率
        3.3.4 離子傳導(dǎo)率
        3.3.5 甲醇滲透率和相對(duì)選擇性
        3.3.6 耐堿穩(wěn)定性
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第4章 側(cè)鏈含三季銨基團(tuán)聚芳醚酮陰離子交換膜的制備與性能研究..
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        4.2.2 表征技術(shù)及測(cè)試方法
        4.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 單體及聚合物的合成與表征
        4.3.2 熱性能和機(jī)械性能
        4.3.3 IEC、吸水率和溶脹率
        4.3.4 離子傳導(dǎo)率
        4.3.5 甲醇滲透率和相對(duì)選擇性
        4.3.6 耐堿穩(wěn)定性
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第5章 含三唑基團(tuán)聚芳醚酮高溫質(zhì)子交換膜的制備與性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        5.2.2 表征技術(shù)及測(cè)試方法
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 聚合物的合成與表征
        5.3.2 聚合物的熱性能
        5.3.3 聚合物的機(jī)械性能
        5.3.4 磷酸吸附能力與體積溶脹率
        5.3.5 質(zhì)子傳導(dǎo)率
        5.3.6 氧化穩(wěn)定性
        5.3.7 單電池性能
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第6章 結(jié)論
作者簡(jiǎn)介
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝

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