聚砜类膜材料的及应用.ppt

报告人：马苗 导师：俞三传,磺化,聚砜类膜材料的 及应用,content,3. 应用,1.1 热学性能 1.2 分离性能 1.3 电解质性能,2. 磺化 方法,2.1 前磺化 2.2 后磺化 2.3 磺化度(DS)的控制,3.1 膜的类型 3.2 膜的应用,1. 聚砜类膜材料磺化的意义,聚砜类（PSU）,优良工程塑料,PSF,PASF,PES,磺化,总体性能提高,磺化聚砜（SPSU）,替代,PAES,Perfluorinated polymer,CA、PA、PI、PBI,1.1 热学性能:,Referrence：6,Referrence：8、 17,1.2 分离性能:,(1)亲水性：,(2)电荷作用：荷电物的选择性吸附与分离,1.3 电解质性能：,Referrence：5,IEC,IEC,2. 聚砜类膜材料磺化方法,Referrence：10、13,2.1 前磺化(direct polymerization),Yield (% )90%,B：,A：,2.2 后磺化(post sulfonation),Referrence：12,(1) 硫复合物:,A: H2SO4-ClSO3H,特点: 活性高,负反应多,磺化体系:,B: (CH3)3SiCl-ClSO3H,Referrence：3,特点：温和, 均匀,不易降解,耗时长,C: TEP-SO3,Referrence：2,特点: 温和,负反应少,高效,微毒,(2) lithiation(Li): 产物稳定,负反应少,过程复杂,Referrence：7,sidechain sulfonation,mainchain sulfonation,BuLi,PAES,2.3 磺化度(DS)的控制,Referrence：11、9,(1) 反应过程控制,vary the ratio of reagent and reaction t or T,Referrence：1,(2) 分子结构设计,B: changer the electronic effect （针对后磺化）,A: substitutes occupantion （针对后磺化）,可磺化,不可磺化,C: vary the molar ratio of monomers （针对前磺化）,Referrence：1、19,3. 聚砜类磺化膜的应用,3.1 膜的类型,(1): 不对称膜 A: SPSF/TiO2 B: SPSF/PI ,Referrence：14、5、18,(2): 复合膜 A: SPSF-Ceramic B: 中空纤维复合 ,交联方法: 包括共价与离子交联 A: epoxy,Referrence：20、7,B: alkyl diiodide,C: CS交联复合,3.2 膜的应用,(1) 离子交换膜,Referrence：15,polymer electrolyte fuel cells（DMFC/PEMFC）,lifetime: upto 50000 h., DMFC：2CH4O+3O2=2CO2+4H2O, PEMFC：H2+O2=2H2O,Bonito(鲣)提取物,Referrence：5,A: 分离生物材料, purpose: concentration clarication fractionation mechanism: sieve charge force,(2) 半透膜（UF、NF、RO）,SPSF-Ceramic UF膜,B: 除盐,C: 分离有机污染物：,M=404的芳香族氨基磺酸的分离,?,Referrence：16、19,Epoxy crosslinked SPSF RO膜,JwPA膜,SPES NF膜,小结,聚砜类膜材料在磺化后耐热性能、分离性能、电解质性能得到了显著改善，可应用于半透膜及燃料电池，成为一些商品化膜（如Nafion）的优良替代品。 2. 前磺化可避免负反应、有效控制DS，但磺化单体不易制备、聚合时不易成均相；后磺化聚合物基体来源广、磺化试剂种类多，但负反应多、DS不易控制。因此可根据实际而选择磺化方法，以适应不同的应用要求。 3. 交联可提高膜强度以解决磺化膜的溶胀问题，因此，有必要对磺化聚砜膜进行交联。,参考文献：,1 Awni Al-Omran et al. POLYMER.37(1996)1735-1743. 2 Shih-Hsiung Chen et al. European Polymer Journal 45 (2009) 12931301. 3 Yutaka Matsumoto et al. Journal of Membrane Science 158 (1999) 55-62. 4 Yilser Devrim et al. International Journal of Hydrogen Energy 34 (2009) 34673475. 5 Se Joon Im et al. Korean J. Chem. Eng. 25(4) (2008) 732-737. 6 F. Lufrano et al. Journal of Power Sources 179 (2008) 3441. 7 Gerhard Maier et al. Adv Polym Sci 216 (2008) 162. 8 Yi Li et al. Journal of Membrane Science 309 (2008) 4555. 9 Deping Lu et al. Polymer Bulletin 5 (2005) 2128. 10 Yutaka Matsumoto et al. Journal of Membrane Science 157 (1999) 139-144. 11 Shih-Hsiung Chen. Journal of Membrane Science 183 (2001) 2936. 12 WANG Haitao et al. Chinese Journal of Chemical Engineering, 17(2) (2009) 324-329. 13 N.N. Krishnan et al. Journal of Power Sources 158 (2006) 12461250. 14 By Amelia LINARES et al. Polymer Journal, 41(2009) 407415. 15 Y.-Z. Fu et al. Journal of Power Sources 157 (2006) 222225. 16HE Yi et al. Membrane Science and Technology 25(2005)48-52. 17 Rong Guan et al. European Polymer Journal 41 (2005) 15541560. 18 Sheng-Li Chen et al. Journal of Power Sourc