聚丙烯腈／磺化聚苯醚质子交换膜的制备和性能*颜文艳1于爱丽1张秀菊2杨华军2蔡祥1谭绍早1（1.暨南大学化学系，广州 510632； 2.暨南大学材料科学与工程系，广州 510632）摘要 采用溶液共混浇铸法制备了一系列的聚丙烯腈／磺化聚苯醚（PAN／SPPO）共混质子交换膜。
结果表明，磺酸基团成功引入交换膜，共混膜有较好的相容性，没产生相分离，PAN／SPPO共混膜的吸水率和溶胀率明显降低，其热性能稳定。
与纯SPPO膜相比，虽然其质子传导率有所下降，但都在10–2～10–3S／cm数量级范围内，完全可以作为质子交换膜使用。
关键词 聚苯醚 磺化 质子交换膜 燃料电池近年来，人们对直接甲醇燃料电池（DMFC）的研究日益增多。
DMFC具有对环境友好和能量转化率高等优点，有望在不久的将来成为各个领域的动力源［1］。
质子交换膜是DMFC的心脏，理想的质子交换膜应具有较高的质子传导率、较低的甲醇渗透性、较高的力学强度、化学稳定性和热稳定性［2–3］。
目前使用最广泛的质子交换膜是杜邦公司生产的Nafi on膜，它具有良好的力学强度和化学稳定性，但是Nafi on膜的缺点也不容忽视：较高的甲醇渗透性、昂贵的价格［4–6］。
这些缺点阻止了其商业推广。
因此，开发廉价、高性能的质子交换膜成为燃料电池行业研究的重点之一。
磺化聚苯醚（SPPO）作为具有高质子传导率的膜材料，已有研究报道［7–8］。
研究发现，为了获得高的质子传导率，必须提高SPPO磺化度，但是随着磺化度的升高，SPPO在水中的溶解度增大，而且力学性能也会变差［9］。
开发SPPO的合金材料可以有效地解决这对矛盾，在保证较高的质子传导率的同时，又能获得较好的力学性能。
有文献报道［10］，聚丙烯腈（PAN）作为弹性体聚合物添加到聚膦腈中，可以改善膜的力学性能、降低膜的甲醇渗透性。
为了改善SPPO在质子交换膜领域的应用效果，笔者采用溶液共混法制备了一系列组成不同的52%磺化度的SPPO与PAN的共混膜，考察了共混膜的质子传导率和理化性质。
悬浮聚合法合成聚丙烯腈共聚物的开题报告
一、选题背景
聚丙烯腈（PAN）是一种优良的合成聚合物，具有良好的热稳定性、耐腐蚀性、机械强度等性能，广泛应用于制备高强度纤维、膜、涂层等领域。
但是，PAN的制备一般采用传统的溶液聚合法，存在成本高、环境污染等问题。
因此，开发一种高效、环保的合成方法具有重要意义。
本研究基于悬浮聚合法，利用N-丙基丙酰胺（NVP）作为共聚单体，合成PAN 共聚物，提高PAN的生产效率和降低成本，同时减少环境污染。
二、研究目的和内容
研究目的：
1.通过悬浮聚合法合成PAN共聚物；
2.优化共聚物的合成工艺；
3.评估PAN共聚物的性能并比较湿法制备的PAN。
研究内容：
1.探究PAN和NVP的共聚反应；
2.研究不同反应条件（温度、反应时间、单体配比等）对共聚物产率和性能的影响，制定最佳反应条件；
3.采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、热重分析等手段对共聚物进行表征，评估其性能；
4.将悬浮聚合法合成的共聚物与传统湿法制备的PAN进行比较。
三、预期结果和意义
预期结果：
1.成功合成PAN共聚物，得到最佳合成工艺；
2.获得共聚物的表征数据，评估其性能；
3.通过与传统湿法制备的PAN的比较，验证悬浮聚合法的优势。
意义：
1.探索一种新的PAN合成方法，为工业生产提供参考；
2.降低PAN的生产成本，提高生产效率；
3.减少环境污染，符合可持续发展的要求。
聚丙烯腈超滤膜的等离子体接枝改性(Ⅰ )膜材料的表面结构与性能--《膜科学与技术》2003年05期利用低温等离子体技术对聚丙烯腈超滤膜进行了气相接枝改性.研究了不同等离子体处理功率、时间、不同单体温度、反应时间对接枝反应的影响.用红外光谱(FT-IR)和X光电子能谱(XPS)分析膜的表面结构组成及变化;用扫描电子显微镜观测了表面形态;考察了等离子体改性膜对蔗糖/水体系的分离性能.结果表明,对聚丙烯腈膜表面接枝丙烯酸单体,可使聚丙烯腈膜从超滤膜向纳滤级膜转变.【作者单位】：清华大学化学工程系;清华大学化学工程系;清华大学化学工程系;清华大学化学工程系北京 1 0 0 0 84;北京 1 0 0 0 84;北京 1 0 0 0 84;北京 1 0 0 0 84【关键词】：等离子体改性;聚丙烯腈超滤膜;气相接枝;丙烯酸【基金】：国家自然科学基金资助项目(20076023;20276034)【分类号】：TQ028【DOI】：cnki:ISSN:1007-8924.0.2003-05-004【正文快照】：聚丙烯腈(PAN)具有较好的耐有机溶剂(如丙酮、乙醇等)的化学稳定性和热稳定性,又具有极好的耐光性、耐气候性和耐霉菌性,是一种性能优良的膜材料[1].作为高分子膜材料改性重要方法之一的等离子体技术,在膜分离技术领域得到了广泛的应用,并取得了有益的成果.本工作用气相等离子体接枝技术改性PAN超滤膜,在PAN膜表面引入亲水性单体,增加亲水性能,同时改变膜表面孔的大小,从而将聚丙烯腈超滤膜改性成纳滤级的膜.1 实验部分1 1 实验原料及装置聚丙烯腈,上海金山化工厂生产.本实验所用的是PAN超滤膜利用实验室自制的刮膜机将一定浓度…This paper concerns the use of the low-temperature plasma to surface-graft modification of polyacrylonitrile (PAN) ultrafiltration membranes.The effectiveness of modification was studied under different plasma operation variables and graft reaction conditions such an plasma power,treatment time,monomer temperature and reaction time.The structure and chemical composition at the PAN surface were characterized by reflection FTIP,X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),and scanning electron microscopy (SEM).The water permeability was measured while the flux and separation property were studied with saccharose/water system.The relationship between grafting conditions and separation properties was described.The hydrophilicity of membrane surface was enhanced with hydrophilic monomers grafted.The applications of the PAN membranes were changed from ultrafitration to nanofiltration with the deepening of the graft.【Keyword】：plasma modification;PAN ultrafiltration membranes;acrylic acid ......。
