高磺化度芳香聚醚醚酮的合成与表征

磺化聚醚醚酮复合膜的制备及其性能研究
申如星;刘鑫;王超
【期刊名称】《现代化工》
【年(卷),期】2024(44)4
【摘要】采用共混溶液浇铸法制备了磺化聚醚醚酮(SPEEK)/季铵化聚降冰片烯聚合物(TAPNM)复合质子交换膜,并对其力学性能、尺寸稳定性、离子交换容量和质子传导率进行表征。

结果表明,制备的复合膜具有良好的透明性和均匀性,且致密无明显缺陷,具有良好的相容性。

复合膜的尺寸稳定性测试和力学性能测试结果表明,TAPNM的引入显著增强了复合膜的尺寸稳定性和力学性能。

在TAPNM质量分数为5%左右时,可以有效提升复合膜的质子传导率,30℃条件下质子传导率达到53.19 mS/cm,是SPEEK膜的1.2倍。

【总页数】6页(P84-89)
【作者】申如星;刘鑫;王超
【作者单位】中北大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ31
【相关文献】
1.聚乙烯醇/磺化聚醚醚酮/对氨基二苯胺电活性复合膜的制备与性能
2.磺化聚醚醚酮/α-ZrP复合膜的制备、结构与性能
3.磺化聚醚醚酮/聚偏氟乙烯复合膜的制备及其性能
4.含可交联基团的磺化聚醚醚酮/改性石墨烯复合膜的制备及性能研究
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2009年第67卷化学学报V ol. 67, 2009第24期, 2785～2790 ACTA CHIMICA SINICA No. 24, 2785～2790rl.wang@*E-mail:Received March 2, 2009; revised May 11, 2009; accepted August 6, 2009.科技部863 (No. 2006AA05Z102); 教育部科技创新工程重大项目培育资金(No. 707050)、高等学校博士学科点专项科研基金(No. 20060610023)及成都2786化 学 学 报V ol. 67, 2009the lowest proton conductivity of 0.02 S•cm －1 in SPEEK had 1.2×10－7 cm 2•min －1, which was 1/24 of that in Nafion 117; (2) the membrane prepared by sulfonation for 96 h with DS of 79% had the proton conduc-tivity of 0.16 S•cm －1 which was 1.6 times higher than it in Nafion 117, but had the worst mechanical prop-erty; (3) the membranes with sulfonation for 36～48 h, compared with Nafion 117, not only had good inte-gration properties such as good property of mechanics, high IEC, proton conductivity, water uptake and bet-ter selectivity to V(IV) ion, but also had very low price, which was 1/13 of that of the Nafion 117. Based upon above properties, the SPEEK membranes prepared by appropriate time are more likely to be one of the substitutes of Nafion 117 for vanadium redox flow battery (VRF) system. The effects of the degree of sul-fonation of PEEK polymer and the amount of H 2SO 4 were also discussed.Keywords sulfonated poly(ether ether ketone); proton conductivity; vanadium ion permeability; vanadium redox flow battery全钒液流电池(VRB)是由Skyllas-Kazacos 等[1a]在1985年提出的一种电能储存装置, 主要由电池模块、电解质储存输送体系及控制系统3个部分组成, 如图1所示. 与其它化学储能技术相比, 全钒液流储能电池在大规模储能方面具有独特优势: 其能量效率高; 蓄电容量大, 可达百兆瓦时; 容量和功率相互独立, 系统设计灵活; 系统运行和维护费用低等优点. 因此是大规模储能技术的首选. 电池模块是电池的核心部分, 又分为正半池和负半池, 并由质子交换膜(PEM)隔开. PEM 是VRB 系统中的重要组成部分, 不但具有隔离正、负半池中的电解液的作用, 防止其交叉污染而降低电池的能量效率, 而且还为正、负半池电解液提供质子通道. 质子交换膜的质子电导率、化学稳定性、机械性能和阻钒离子渗透性能等直接影响着钒电池的电化学性能和使用寿命.图1 全钒液流电池系统示意图Figure 1 All-vanadium redox flow battery system全氟磺酸膜如Nafion 系列膜(DuPont, USA)具有好的质子传导性能(＜90 ℃)、化学稳定性能、热稳定性能和机械性能等优点, 是目前广泛应用于质子交换膜燃料电池的商业膜, 也是目前全钒液流电池系统首选的交换膜之一. 但是, 由于用于VRB [1b,2]时, 钒离子渗透严重, 大大降低了电池的能量效率. 同时, 其昂贵的价格也严重影响着钒电池的产业化进程. 因此, 寻找一种价格低廉、综合性能好的PEM 作为Nafion 膜的替代膜是目前国际国内的研究人员研究的热点之一. 近年来, 不少研究者[3～5]把磺化聚醚醚酮(SPEEK)的研究作为重点. 已有的研究表明: SPEEK 由于其热稳定性好, 化学稳定性强, 在高磺化度下有较高的质子电导率, 是较为理想的Nafion 替代膜. 已有一些关于使用SPEEK 膜代替Nafion 对直接甲醇燃料电池(DMFC)的影响与效果的研究报道[6～8], 但将SPEEK 膜用于VRB 电池中的研究还未见报道. 本工作研究了磺化时间、磺化温度和磺化剂的用量对SPEEK 膜性质的影响, 并对SPEEK 膜的质子交换容量(IEC)、机械性能、质子电导率和钒离子(IV)渗透率等进行了较为详尽的研究. 研究结果将为SPEEK 膜应用于VRB 系统提供必要的基础数据.1 实验部分1.1 材料和试剂SPEEK 薄膜使用流延法制备, 所有化学试剂均为分析纯, 且直接使用没有进一步处理. 使用药品主要有H 2SO 4, HCl, N ,N 二甲基甲酰胺(DMF)和MgSO 4(成都市科龙化工), NaCl 和NaOH (成都长联化工), VOSO 4(上海盈元化工), PEEK (Victrex 450P, 英国). 表征实验在室温下进行.1.2 聚醚醚酮的磺化及其膜的制备将PEEK 粉末在150 ℃真空下干燥6 h, 然后称取4 g 溶于100 mL 浓硫酸(ω≈98%)中, 在室温下搅拌, 经适No. 24李良琼 等：不同磺化度下的磺化聚醚醚酮对全钒储能液流电池性质影响的研究2787当反应时间后将反应溶液倒入大量搅拌的冰水混合物中使反应立即停止, 搅拌一定时间后静置12 h, 再用去离子水洗涤多次, 直到溶液的pH ＝7时, 过滤出沉降的聚合物, 将其在60 ℃, 真空下干燥24 h, 得到磺化产物SPEEK. 将一定量的SPEEK 溶于DMF 中, 匀速搅拌成15%的溶液, 然后根据所需厚度将所需量在洁净的玻璃板上流延成膜, 分段干燥一定时间去除DMF 后, 冷却至室温, 浸入去离子水后揭下SPEEK 膜. 然后将膜浸泡于1 mol•L －1的H 2SO 4溶液中待用. 1.3 SPEEK 膜性质的测定1.3.1 SPEEK 膜的离子交换容(IEC)和磺化度(DS)的测定取出上述制备的SPEEK 膜用去离子水洗涤多次后用吸水纸吸干膜表面的水, 经称重后放入含有1 mol•L －1 NaCl 溶液若干24 h, 让H ＋与Na ＋充分交换, 以酚酞为指示剂, 用0.050 mol•L －1 NaOH 溶液滴定溶液中的H ＋浓度, 根据NaOH dry IEC n ＝(NaOH n 消耗NaOH 的物质的量, dry m 干膜的质量)算出IEC, 再根据IEC ＝1000DS/ (288＋102DS)计算出磺化度(DS)的值[9]. 1.3.2 含水率的测定将上述待用膜在去离子水中浸泡48 h 后取出用吸水纸吸干膜表面的水之后立即称量三次得w W , 将膜于60 ℃、真空下干燥至恒重称量三次得d W . 则膜的含水率, u W 可由下式求出: ()u w d d 100%W W W W ＝－×. 1.3.3 膜溶胀度的测定质子交换膜的溶胀度直接关系到VRB 电池的使用寿命. 测定膜溶胀度的方法是将膜裁剪成长方形膜片(面积记为S d ), 浸入2.0 mol•L －1 H 2SO 4＋1.0 mol•L －1 VOSO 4的溶液中, 每5 d 测量一次浸泡后的膜的面积(面积记为S n ), 溶胀度由()n d d 100%S S S －×计算. 1.3.4 机械性能的测定膜的机械性能由电子万能试验机(深圳市新三思材料检测有限公司)测试. 样品按照标准哑铃模型刀具进行裁剪. 哑铃模型刀具如图2所示. 设定实验拉伸速度为 5 mm/min. 每种类型的膜至少测试五个样并取其平均值.图2 标准样品的拉伸式样尺寸示意图Figure 2 Dimensions of the specimen for the standard tensile test1.3.5 电导率的测定在室温下, 在(Solatron1260＋Solatron1287)上采用两电极交流阻抗法分析测试膜的电阻R (扣除线路接触电阻后的). 实验条件: 频率在0.1～106 Hz, 振幅为5 mV. 根据δ＝L /AR 计算出膜的电导率. 其中L 表示两电极间的距离为4.0 cm, A 表示实际接触面积(典型面积: 0.061 cm 2).1.3.6 钒()Ⅳ离子渗透率的测试配制不同钒(IV)离子浓度的标准溶液若干个, 选择在最大吸收波长765 nm (λmax ＝765.5 nm [10])测定不同浓度的吸光度(A ), 以吸光度A 对浓度作图获得其吸光系数ε. 钒(IV)离子渗透率的测试装置如图3所示. 右半池中钒(IV)离子的起始浓度为 1.0 mol•L －1, 左半池中钒(IV)离子的起始浓度为零, 然后每隔一定时间测得左半池中钒离子(IV)在最大吸收波长处的吸光度, 然后可获得钒离子(IV)的即时浓度.图3 钒离子渗透率测试装置示意图Figure 3 Device diagram for measurement of vanadium per-meability根据稳态原则, 左半池中钒离子的浓度随时间t 的变化关系式如下:d ()d L R L C APC C t LV＝－ 其中, V 表示左、右半池所装溶液的原始体积(25 mL); A 和L 分别指膜的有效面积(4.15 cm 2)和厚度(典型为175 µm); P 指钒(IV)离子的渗透率; C R 指右半池中钒离子的起始浓度(1.0 mol•L －1); C L 指左半池中钒(IV)离子的浓度. 由于膜的渗透率很小且左半池中钒离子的起始浓度为零, 所以C R －C L ≈C R , 上式右边为一常数K . 实验结果证明了其线性关系. 即左半池钒离子(IV)浓度对时间作图为直线, 且其斜率为K , 所以上式经变换可获得渗透率P 的计算式为:2788化 学 学 报 V ol. 67, 2009RK L VP A C ＝2 结果和讨论2.1 磺化和红外光谱分析磺化反应是典型的亲电取代反应, 常受磺化剂的亲电性和被磺化聚合物的给电子特性影响, 经常伴随聚合物的降解和交联. 本文在室温下采用浓硫酸(ω≈98%)作为磺化剂对PEEK 进行磺化, 根据Bishop 等[11]报道: 当磺化剂H 2SO 4的浓度小于100%且在室温下反应时, 聚合物在磺化过程中不会产生聚合物降解和交联, 其反应式如下:从表1可看出, DS, IEC 均随磺化时间的增加而增加. 这是因为随磺化时间的增加, 聚合物结构单元上的SO 3H 在相应增多的缘故.从图4中可以看出: 磺化24和48 h 的两个样品在1082, 1253和 713 cm －1处出现新的峰, 它们分别是 S ＝O ＝S 键的对称伸缩振动峰, S ＝O ＝S 键的不对称伸缩振动峰和S —O 键的对称伸缩振动峰. 这说明采用浓硫酸作为磺化剂已成功地将SO 3H 基团引入到了PEEK 结构中. 另外发烟硫酸和氯磺酸等也可用作磺化剂, 但可能导致PEEK 的主链发生化学降解[4].图4 不同磺化时间下SPEEK 膜的FTIR 图Figure 4 Comparative FTIR spectra of SPEEK membranes with different DS time2.2 含水率和机械性能SPEEK 膜磺化度对含水率分布如图5所示. 从图5可以看出, SPEEK 膜的含水率随DS 程度的增加而增加. 这是因为DS 增加, SPEEK 中的亲水基团SO 3H 增加的缘故. 当DS 为79%时, 膜的含水率高达82%. 另外, 从图5中还可以明显看出所有合成的SPEEK 膜的含水率均比Nafion117膜要高得多. 这是因为Nafion117由较强憎水性的全氟骨架和较强亲水性的含磺酸基团的侧链组成且全氟骨架结构分枝较少, 从而限制了其侧链的吸水性. 而SPEEK 由两个区域构成, 一个是憎水性的碳-氢主链区域, 另一个是通过磺化接入到主链上的亲水区域(SO 3H), 由于主链上的苯环结构刚性较强, 且含有醚键和羰基, 使得SPEEK 主链的憎水性较Nafion117弱得多, 从而SPEEK 的亲水区域可以扩张, 因此可以吸收更多的水, 最终使得SPEEK 膜的吸水性远大于Nafion117[12].图5 磺化度不同的SPEEK 膜与Nafion117含水率对比 Figure 5 Comparison of water uptakes amongst Nafion117 and the SPEEK membranes众所周知, 质子交换膜中水有利于质子在膜中进行传递, 但膜含水增加可能会导致其机械性能下降. 对于质子交换膜来说, 具有适合的机械性能是非常必要的. Nafion117和不同磺化时间下SPEEK 膜的机械性能列在表2中.表中可以看出, DS 时间小于48 h SPEEK 膜的抗拉强度和断后伸长率等机械性能优于Nafion117膜, 且DS 时间为36 h 的膜机械强度最好. 结果发现SPEEK 膜在2 mol•L －1 H 2SO 4＋1 mol•L －1 VOSO 4电解液中浸泡30 d后, 溶胀程度可以忽略. 进一步实验还表明: 磺化时间对SPEEK 膜机械性能的影响不大. 这大大有利于提高该膜在VRB 中使用寿命, 降低投资和使用成本. 2.3 质子电导率对于PEM 来讲, 质子电导率是一个非常重要的参考数据, 它直接关系到电池的输出性能. 有很多因素可影响质子电导率, 如: 质子浓度﹑聚合物结构﹑膜的表No. 24李良琼 等：不同磺化度下的磺化聚醚醚酮对全钒储能液流电池性质影响的研究2789表1 磺化时间对SPEEK 膜的DS 和IEC 的影响Table 1 Influence of reaction time on DS and IEC of SPEEKSPEEK1 SPEEK2 SPEEK3 SPEEK4 SPEEK5 SPEEK6 Nafion117 Reaction time/h 12 24 36 48 72 96 — DS/%46 54 58 62 73 79 —IEC/(mmol•g －1) 1.4 1.6 1.7 1.8 2.0 2.1 0.89表2 Nafion117和不同磺化时间的SPEEK 膜的机械性能Table 2 Mechanical properties of Nafion117 and SPEEK membranesSPEEK1 SPEEK2 SPEEK3 SPEEK4 SPEEK5 SPEEK6 Nafion117 Tensile strength/MPa 27.8 37.7 39.9 29.7 12.8 11.2 15.4 Elogation at break/%48.786.3 99.0 61.0 35.1 32.3 74.6面形貌﹑质子在膜内的移动能力和膜的含水率等[13]. 图6为Nafion117和不同DS 下的SPEEK 膜的质子电导率, 从图可以看出, 膜的质子电导率随磺化度的增加而增加. 这是因为DS 增加, 膜内SO 3H 增加, 一方面提供的质子传递点增多; 另一方面, 膜内所形成的水介质通道增加[14], 这些都有利于质子在膜中的传递, 从而提高膜的质子电导率. 有趣的是, 随DS 增加(DS ＞62%时), SPEEK 膜的质子电导率比Nafion117膜高, 这与文献[12]相符. 原因为与Nafion117膜相比, SPEEK 膜的内部结构中水介质通道较窄且分枝较多, 可吸附更多的SO 3H. 这种结构增大了SPEEK 膜中亲水﹑憎水区域的微观相分离, 从而降低了质子通过膜的难度, 最终使得SPEEK 膜的质子电导率大于Nafion117膜[15].图6 SPEEK 的电导率随磺化度变化曲线Figure 6 Proton conductivity of SPEEK membranes with dif-ferent DS2.4 SPEEK 膜的钒离子渗透率对于VRB 系统而言, 质子交换膜的阻钒离子性能的提高意味着电池能量效率的提高. 质子交换膜的阻钒离子性能采用钒离子渗透率(P , cm 2•min －1)来表征. 从图7可以看出, 钒离子(IV)的渗透率随DS 的减小而减小. Wiedemann 等曾报道[16]: 在H 3O ＋存在的情况下, 会有明显的一部分钒离子溶解在阳离子交换膜内, 这表明了钒离子从膜的一边渗透到另一边是可能的. 当SPEEK 膜的DS 减小时, 其内部的SO 3H 就减少, H 3O ＋就相应的减少, 从而溶解的钒离子减少, 因此钒离子的渗透率就降低. 另外, 膜的甲醇渗透率随膜的含水量的降低而降 低[17]. 同理, 膜的钒离子渗透率也随膜的含水量的降低而降低. 从图7可看出, 当DS 为46%时, 膜的含水量仅为28%, 钒离子渗透率为 1.2×10－7 cm 2•min －1, 是Nafion117 (2.9×10－6 cm 2•min －1)的1/24倍.图7 Nafion117和不同磺化度的SPEEK 膜的钒离子渗透率 Figure 7 Permeability of Nafion117 and SPEEK membranes with different DS根据质子传导率与渗透物质的渗透率之比值即该质子膜选择性的定义[18,19], 由上述实验结果可以计算出SPEEK 膜对钒离子选择性. 图8是Nafion117和不同磺化度的SPEEK 膜的选择性曲线. 从图可以看出, 所有SPEEK 膜的选择性均高于Nafion117膜, 这表明SPEEK膜有希望取代Nafion 膜应用于VRB.2790化学学报V ol. 67, 2009图8 Nafion117和不同磺化度的SPEEK膜的选择性Figure 8 The selectivity of the Nafion117 and SPEEK mem-branes with different DS3 结论用浓硫酸作为磺化剂对PEEK进行了磺化, 并通过控制磺化时间、磺化温度、磺化剂的用量制备了一系列不同磺化度的SPEEK膜, FTIR谱图证实成功地将SO3H 功能团引入到了PEEK结构上. 实验测定了SPEEK膜的机械性能、质子交换容量、质子电导率和钒离子渗透率等有关参数. 综合不同DS膜的全部性能, 在室温下, 磺化36 h的SPEEK膜其机械力学性能最好, 12 h磺化后制得的薄膜钒离子渗透率最小, 是Nafion膜的几十分之一, 且对钒离子的选择性最佳. 磺化时间愈长, 所制备的SPEEK膜的含水率和导电率则愈高, 机械性能就愈差. 综合在VRB要求, 磺化时间在36到48 h所制备的SPEEK膜其综合性能指标大大好于Nafion膜, 尤其在价格上仅为1/13. 以上实验结果表明, SPEEK膜有望应用于VRB系统中. References1(a) Sukkar, T.; Skyllas-Kazacos, M. J. Membr. Sci. 2003, 222, 249.(b) Hwang, G. J.; Ohya, H. J. Membr. Sci. 1997, 132, 55.2Zeng, J.; Jiang, C.; Wang, Y.; Chen, J.; Zhu, S.; Zhao, B.;Wang, R. Electrochem. Commun. 2008, 10, 372.3Chen, J.; Maekawa, Y.; Asano, M.; Yoshida, M. Polymer 2007, 48, 6002.4Sambandam, S.; Ramani, V. J. Power Sources 2007, 170, 259.5Di Vona, M. L.; Ahmed, Z.; Bellitto, S.; Lenci, A.;Traversa, E.; Licoccia, S. J. Membr. Sci. 2007, 296, 156.6Silva, V. S.; Ruffmann, B.; Vetter, S.; Mendes, A.; Madeira, L. M.; Nunes, S. P. Catal. Today 2005, 104, 205.7Krishnan, P.; Park, J.-S.; Yang, T.-H.; Lee, W.-Y.; Kim,C.-S. J. Power Sources 2006, 163, 2.8Othman, M. H. D.; Ismail, A. F.; Mustafa, A. J. Membr. Sci.2007, 299, 156.9Zhang, G. W.; Zhou, Z. T. Battery2005, 35, 4 (in Chinese).(张高文, 周震涛, 电池, 2005, 35, 4.)10Wiedemann, E.; Heintz, A.; Lichtenthaler, R. N. J. Membr.Sci. 1998, 141, 215.11Bishop, M. T.; Karasz, F. E.; Russo, P. S.; Langley, K. H.Macromolecules 1985, 18, 86.12Jaafar, J.; Ismail, A. F.; Mustafa, A. Mater. Sci. Eng.A 2007, 460～461, 475.13Fu, T.; Wang, J.; Ni, J.; Cui, Z.; Zhong, S.; Zhao, C.; Na,H.; Xing, W. Solid State Ionics 2008, 179, 2265.14Li, L.; Zhang, J.; Wang, Y. J. Membr. Sci. 2003, 226, 159. 15Kreuer, K. D. J. Membr. Sci. 2001, 185, 29.16Wiedemann, E.; Heintz, A.; Lichtenthaler, R. N. J. Membr.Sci. 1998, 141, 207.17Meier, F.; Kerres, J.; Eigenberger, G. J. Membr. Sci. 2004, 241, 137.18Elabd, Y. A.; Napadensky, E.; Sloan, J. M.; Crawford, D.M.; Walker, C. W. J. Membr. Sci. 2003, 217, 227.19Pivovar, B. S.; Wang, Y.; Cussler, E. L. J. Membr. Sci.1999, 154, 155.(A0903023 Zhao, C.; Dong, H.)。

聚醚醚酮合成路线
聚醚醚酮（PEEK）是一种高性能工程塑料，具有优异的耐热性、耐化学性、机械性能和电气性能等特点，在航空航天、汽车、医疗、电子等领域得到广泛应用。

本文将介绍聚醚醚酮的合成路线。

聚醚醚酮的合成路线主要有两种方法：一种是通过对苯二甲酸和二氧化苯的缩合反应制备聚醚醚酮；另一种是通过对苯二甲酸和二氧化碳的缩合反应制备聚醚碳酸酯，再通过脱羧反应将聚醚碳酸酯转化为聚醚醚酮。

第一种方法的反应步骤如下：
1. 将苯二甲酸和二氧化苯溶解在磺酸催化剂的存在下，加热至200℃以上，进行缩合反应，生成聚醚醚酮的前驱体。

2. 将反应液冷却至室温，加入去离子水，过滤得到聚醚醚酮的初步产物。

3. 将初步产物经过再结晶、干燥等处理，得到聚醚醚酮。

第二种方法的反应步骤如下：
1. 将苯二甲酸和二氧化碳溶解在氢氧化钠的存在下，加热至200℃以上，进行缩合反应，生成聚醚碳酸酯。

2. 将聚醚碳酸酯与碱性催化剂一起加入反应釜中，加热至300℃以上，进行脱羧反应，生成聚醚醚酮。

3. 将反应液冷却至室温，加入去离子水，过滤得到聚醚醚酮的初步产物。

4. 将初步产物经过再结晶、干燥等处理，得到聚醚醚酮。

以上两种方法均可用于制备聚醚醚酮，但第二种方法需要使用二氧化碳作为原料，并且需要进行脱羧反应，反应条件较为严格。

而第一种方法则相对简单，但需要使用二氧化苯作为原料。

总的来说，聚醚醚酮的合成路线较为复杂，需要使用一定的催化剂和反应条件，但由于其优异的性能，在工业生产中得到了广泛应用。

专利名称：三步法合成质子交换膜用磺化聚醚醚酮的方法专利类型：发明专利
发明人：郭强,杨霖霖,张卫东,王娴娴,潘国梁
申请号：CN200810203976.3
申请日：20081204
公开号：CN101463129A
公开日：
20090624
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种三步法制备质子交换膜用磺化聚醚醚酮的方法。

该方法以二氟苯酮、磺化二氟苯酮及双酚为单体，采用磺化单体直接聚合法经成盐、预聚和聚合反应制备得到。

该方法成本低、操作简单，产率高，合成出来的磺化聚醚醚酮成膜性好、机械稳定性好且磺化度可控。

申请人：上海大学
地址：200444 上海市宝山区上大路99号
国籍：CN
代理机构：上海上大专利事务所(普通合伙)
代理人：何文欣
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磺化聚醚醚酮磺化度的测定1. 引言磺化聚醚醚酮是一种广泛应用于工业和科研领域的高分子材料。

磺化度是评估磺化聚醚醚酮性能的重要指标之一。

本文将介绍如何测定磺化聚醚醚酮的磺化度。

2. 实验原理及方法2.1 实验原理磺化度是指磺化聚醚醚酮中氧原子上结合的磺酸基团所占的百分比。

磺酸基团的数量和磺化度成正比关系。

因此，通过测定磺酸基团的数量，可以得出磺化度。

2.2 实验方法以下是测定磺化聚醚醚酮磺化度的实验步骤：2.2.1 样品准备准备一定质量的磺化聚醚醚酮样品，并将其粉碎成细粉。

2.2.2 硫酸溶解将样品粉末加入硫酸溶液中，并在搅拌条件下加热。

搅拌和加热的时间应适中，以充分溶解样品中的磺酸基团。

2.2.3 中和反应将溶解样品中的硫酸与氢氧化钠反应，中和硫酸酸性。

2.2.4 滴定测定将中和后的样品溶液进行滴定测定，使用标准的酸碱滴定方法，滴定出中和反应所消耗的酸碱溶液的体积。

根据滴定结果，计算出磺酸基团的数量。

2.2.5 计算磺化度根据所得的磺酸基团的数量和样品的总氧原子数，计算出磺化度。

磺化度可以用百分比表示。

3. 结果与讨论3.1 测定结果示例下表是根据滴定测定得出的磺酸基团数量和样品的总氧原子数的计算结果：样品编号磺酸基团数量总氧原子数磺化度1 25 100 25%2 30 120 25%3 35 140 25%3.2 结果分析通过滴定测定和计算，可以得出不同样品的磺化度。

在结果示例中，三个样品的磺化度均为25%。

这表明样品中磺酸基团的数量占样品中总氧原子数的25%左右。

3.3 实验误差与改进在实际实验中，测定结果可能存在一定程度的误差。

这可能是由于样品的制备过程中存在工艺参数的测量误差，滴定过程中滴定剂的使用和读数误差，以及实验条件的控制不精确等原因所导致。

为减小误差，可以通过提高实验技术水平、增加测量次数等方式进行改进。

4. 结论本文通过滴定测定的方法，测定了磺化聚醚醚酮的磺化度。

根据测定结果，可以评估样品中磺酸基团的数量，进而了解样品的磺化度。

聚醚醚酮的合成聚醚醚酮是一种高分子材料，由于其优异的热稳定性、机械性能和耐化学性能，被广泛应用于航空、汽车、电子等领域。

本文将对聚醚醚酮的合成进行详细介绍。

一、聚醚醚酮的结构和特点聚醚醚酮是一种具有线性或分支结构的高分子化合物，其主要结构单元为苯并噁嗪环和乙二醇基团。

聚醚醚酮具有以下特点：1. 热稳定性好：聚醚醚酮在高温下仍能保持较好的物理和化学性质。

2. 机械强度高：聚醚醚酮具有较高的拉伸强度和模量，适用于制造高强度零件。

3. 耐化学腐蚀性好：聚醚醚酮对大多数溶剂、氧化剂和腐蚀剂都有很好的耐受性。

4. 阻燃性好：聚醚醚酮具有良好的阻燃性能，不易燃烧。

二、聚醚醚酮的合成方法聚醚醚酮的合成方法主要有两种：直接聚合法和间接聚合法。

1. 直接聚合法直接聚合法是将苯并噁嗪环和乙二醇等原料混合后，通过加热反应使其发生缩合反应，得到线性或分支结构的聚醚醚酮。

该方法具有工艺简单、产率高等优点，但需要较高的反应温度和压力。

2. 间接聚合法间接聚合法是将苯并噁嗪环和乙二醇等原料先进行缩合反应得到预聚物，再通过加热脱水反应使其发生进一步缩合反应，得到线性或分支结构的聚醚醚酮。

该方法具有反应条件温和、产物质量稳定等优点，但需要多步反应过程。

三、直接聚合法的具体操作步骤直接聚合法是目前工业上较常用的一种制备方法。

其操作步骤如下：1. 原料准备：准备苯并噁嗪环、乙二醇等原料，按照一定的摩尔比混合。

2. 反应釜装置：将反应釜加热至一定温度，同时加入惰性气体（如氮气）保护反应体系。

3. 压力调节：通过调节反应釜内的压力，使其达到一定的反应压力。

4. 开始反应：将预先混合好的原料缓慢加入到反应釜中，并在一定温度下进行缩合反应。

反应时间和温度根据具体情况而定。

5. 产物分离：将反应结束后得到的聚醚醚酮产物进行分离、纯化等处理，得到最终产品。

四、间接聚合法的具体操作步骤间接聚合法需要进行多步反应过程，其操作步骤如下：1. 预聚物制备：将苯并噁嗪环和乙二醇等原料按照一定比例混合，在催化剂作用下发生缩合反应，得到预聚物。