基于磺化聚芳醚砜/聚丙烯酰胺的semi-IPN质子交换膜#张洪良，张晶晶，胡朝霞，陈守文**510（南京理工大学环境与生物工程学院，南京市孝陵卫200号210094）摘要：以4，4-二氟二苯砜、4，4-联苯二酚、3，3-二磺化-4，4-二氟二苯砜钠盐为原料，经亲核取代共聚反应，合成了一系列磺化聚芳醚砜（SPAES）聚合物。以偶氮二异丁腈为引发剂，丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为原料，经自由基聚合合成了交联聚丙烯酰胺(PAM)，利用溶液浇铸法制备了一系列semi-IPN-SPAES/PAM质子交换膜。详细研究了该系列膜的离子交换容量、吸水率、尺寸变化率、质子导电率及水解稳定性。结果表明，该质子交换膜具有低的吸水率、良好的尺寸稳定性、较高的质子电导率及水解稳定性，且在高温低湿度的条件下质子电导率有了较大幅度的提升。关键词：高分子化学；质子交换膜；磺化聚芳醚砜；聚丙烯酰胺；低湿度；semi-IPN中图分类号：O631.215Semi-IPNprotonexchangemembranesbasedonsulfonatedpoly(aryleneethersulfone)/polyacrylamideZhangHongliang,ZhangJingjing,HuZhaoxia,ChenShouwen(SchoolofEnvironmental&BiologicalEngineering,NanjingUniversityofScience&202530Technology,Nanjing210094China)Abstract:Inthispaperaseriousofsulfonatedpoly(aryleneethersulfone)(SPAES)copolymersweresuccessfullysynthesizedfrom4,4’-difluorodiphenylsulfone,4,4’-bisphenoland3,3’-disulfonate-4,4’-difluorodiphenylsulfonevianucleophilicsubstitutionpolymerization.Polyacrylamide(PAM)werepreparedfromacrylamideandN,N-methylene-bis-acrylamideusingazobisisobutyronitrileasinitiatorthroughradicalpolymerization,andusedasstartingmaterialtopreparesemi-IPN-SPAES/CPAMmembraneduringsolutioncastingproceduresimultaneously.Theionexchangecapacity,wateruptakes,dimensionalchange,protonconductivityaswellashydrolyticstabilityoftheobtainedmembraneswereinvestigatedindetails.Thesemi-IPNmembranesshowlowwateruptakes,gooddimensionalstability,highprotonconductivityandgoodhydrolyticstability,andtheconductivityathightemperatureandlowhumidityareconsiderablyimproved.Keywords:polymerchemistry;protonexchangemembranes;sulfonatedpoly(aryleneethersulfone);polyacrylamide;lowhumidity；semi-IPN.0引言35质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种清洁、高效、安静和便携的能源形式，在汽车、电子器件(如手机和笔记本电脑等)及军事等领域有着广泛的应用前景。质子交换膜燃料电池由阳极、阴极、催化剂和质子交换膜组成[1-3]。PEMFC的关键部件是质子交换膜，被称为PEMFC的“心脏”，在燃料电池中起着双重的作用：一是作为电解质提供质子传输通道，二是作为隔膜阻隔两极反应气体。目前获得商业实际应用的是以杜邦公司的Nafion膜为代表基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20103219120009）；国家自然科学基金（21006052，21276128）；江苏省自然科学基金（BK2010482，BK2011713）；中央高校基本科研业务费专项资金（30920130121014）作者简介：张洪良（1988-），男，硕士研究生，主要研究方向：环境功能高分子膜材料通信联系人：胡朝霞（1983-），女，副教授，主要研究方向：环境工程，功能高分子材料，高分子膜材料.anfanyhu@hotmail.com4045505560657075的全氟类磺化聚合物膜。这类膜材料具有较高的质子导电率、优异的化学稳定性等优点，但高昂的价格、较低的工作温度、较高的甲醇透过率以及含氟材料带来的环境问题等限制了其大规模的商业应用[4-5]。近十年来，大量非氟类全芳型聚合物膜被开发出来，其中磺化聚芳醚砜(sulfonatedpoly(aryleneethersulfone),SPAES)便是很有希望的一种。McGrath等人[6]的研究表明SPAES膜具有质子导电率高、热稳定性和化学稳定性较好等优点，且SPAES的合成工艺成熟，原料便宜易得，是一种很有希望的新型质子交换膜材料[7-9]。但SPAES膜也存在较大的缺陷，在质子导电率和水中的尺寸稳定性、水解稳定性方面存在难以协调的问题。具有高质子导电率的SPAES...