填充型具有微孔结构的磺化聚芳醚砜/聚醚砜复合质子交换膜的制备及性能

制备了基于磺化聚芳醚砜(SPAES)及聚醚砜(PES)的填充型复合质子交换膜,研究了其吸水率、尺寸变化、热-机械特性、质子电导率、甲醇透过性及稳定性等性能.通过浸入沉淀相转化法,采用磺化度分别为30％(S30),40％(S40)及50％(S50)的SPAES与PES制备了系列微孔型复合质子交换膜Sx-y(x为SPAES的磺化度,y为SPAES的质量分数);然后利用真空抽滤法在微孔中填充S50制备了相应的填充型复合质子交换膜Sx-y+F50.结果表明,由于微孔的引入及皮层结构的存在,Sx-y膜在低离子交换容量(IEC)条件下仍具有较高的电导率、优良的机械强度、优异的化学稳定性及较低的甲醇透过性.经S50填充后,Sx-y+F50膜的IEC及电导率明显提升,甲醇透过率大幅下降,但机械强度及化学稳定性未见劣化.其中S30-40+F50膜(IEC=0.69 mmol/g)的综合性能最佳,其质子电导率在90℃水中达到50.4 mS/cm;经140℃水处理24 h后失重率仅为8.2％,质子电导率降低仅9％;经过芬顿试剂(3％H2O2,20 mg/L FeSO4,80℃,1 h)处理后失重率仅为0.66％;甲醇透过率仅为6.8×10-8 cm2/s.