超支化聚苯并咪唑合成及其膜性能研究.pdf

上海交通大学
博士学位论文
超支化聚苯并咪唑的合成及其膜性能的研究
姓名:徐宏杰
申请学位级别:博士
专业:高分子化学与物理
指导教师:印杰
20070401
分别作为及型单体,在多聚磷酸介质中,通过控制癇超支化聚苯并咪唑的合成及其膜性能的研究摘要芳香族聚苯并咪唑且焕嗑哂杏乓炷腿刃阅堋⒑芨吡ρ强度和模量、良好阻燃性能和化学稳定性的高性能材料,近年来由于其在燃料电池质子交换膜领域潜在的应用价值受到了广泛的关注。由于分子结构的高度刚性及分子间较强的氢键作用,谟谢芗林械娜芙庑砸话愣己懿睿佣贾录庸だ选A姿岵杂聚苯并咪唑膜的质子导电率与磷酸的掺杂水平只有磷酸掺杂水平很高时,磷酸掺杂げ庞懈叩闹首拥嫉缏剩过高的磷酸掺杂量会导致せ敌阅艿慕档蜕踔练⑸鶳膜溶解的现象。为了提高聚苯并咪唑的溶解性和磷酸掺杂さ幕登度,在本论文中,我们利用这里代表二官能度单体,代表三官能度单体铣闪艘焕嘈碌腜聚合物一一超支化聚苯并咪唑Mü焱夤馄准昂舜殴舱穸运玫降腍的结构进行了表征,并对其溶解性、热稳定性、成膜工艺以及材料的机械性能、磷酸掺杂特性以及磷酸掺杂后膜的质子传导性能进首先以’.二氨基联苯二胺,.间苯三酸的摩尔比和加料顺序成功地合成了端基分别为羧基和氨基的超支化有关,行了研究。上海交通大学博士学位论文
法一玫降氖囚然6嘶腍狿.;而将峙聚苯并咪唑。当虰同时加料,,得到的是氨基为端基的.。聚合时必须严格控制单体的浓度,对于方法一,单体浓度控制在ヒ韵拢欢于方法二,单体浓度控制在ヒ韵拢绻%椒ㄒ或%椒ǘ,聚合时将发生凝胶。端羧基或端氨基可以分别与邻苯二胺或苯甲酸反应得到化学改性的超支化聚苯并咪唑。通过红外光谱及核磁共振对所得到的超支化聚苯并咪唑进行了结构表征。、谆量┩橥!甲磺酸及磷酸等溶剂中均具有很好的溶解性能。除外,及其它化学改性的超支化聚苯并咪唑都具有很高的热稳定性能。以对苯二甲醛珹魑=涣<粒琓的醛基与苯甲酸部分化学改性的超支化聚苯并咪唑结构中残存的氨基发生交联反应,成功地制得了具有很好机械性能的超支化聚苯并咪唑膜,其拉伸强度达到狭焉斐ぢ实陀%。这些超支化聚苯并咪唑膜具有很高的磷酸吸收量/聚合物粼恿肆姿岬某Щ苯甲酸化学改性的超支化聚苯并咪唑以=涣<,但断裂伸长率大大提高。由%上海交通大学博士学位论文.Ⅱ
苯并咪唑,其中芳香六胺单体是由隑Χ菵:酸掺杂水平类似幕敌阅芤:谩其次根据聚合物的结构与性能的关系,为了提高氨基为端基的超支化聚苯并咪唑的溶解性,我们设计并合成了一种六胺中间体作为型单体,以一系列二元羧酸如间苯二甲酸篢、对苯二甲酸、一二一羧基苯基、’.二苯醚二在多聚磷酸介质中聚合,成功地制得了一系列端基为氨基的超支化聚诙嗑哿姿峤橹手蟹从χ频玫摹>酆鲜北匦胙细窨刂频体的浓度,以、及魑狝偷ヌ澹酆鲜钡ヌ宓呐度控制在%以下,而以癇魑狝偷ヌ逶谕木合条件下,却总是出现凝胶现象。通过红外光谱对氨基为端基的超支化聚苯并咪唑的结构进行了表征。以、及魑狝单体制备的超支化聚苯并眯唑时可溶于二甲基亚砜、患谆量┩酮、甲磺酸及磷酸等溶剂中。由、及频玫某Щ聚苯并咪唑以乙二醇二缩水甘油醚及对苯二甲醛为交联剂通过溶液浇注法制备的超支化聚苯并咪唑膜具有很好的机械性能及热稳定性能,这些超支化聚苯并咪唑膜的拉伸强度在—洌狭焉斐ぢ试..ブ洹Mü然敌阅舛苏庑┏Щ郾讲⑦溥虻拇⒛苣A浚渥畲蟠⒋婺量在—洹交联的超支化聚苯并咪唑膜具有很高的磷酸吸收量—/聚合物壬桃祷南咝訮甲酸’.二苯甲酮二甲酸分别作为型单体,上海交通大学博士学位论文
到的,其中攵K岬哪Χ任:T诓恍枰7掷胨陌吩ぞ酆衔及第二章制得的超支化聚苯并咪唑膜./聚合物摺A姿岵粼映Щ郾讲⑦溥蚰さ闹首导电率随着温度的升高而增加,由间苯二甲酸聚合得到的超支化聚苯并咪唑以=涣<林频玫某Щ郾讲⑦溥蚰げ粼恿姿岷笤谕全干燥状态下喽允6任狾%℃时质子导电率为为了进一步提高氨基为端基的超支化聚苯并咪唑的溶解性,根据聚合物结构与性能之间的关系,我们又设计并合成了三种四胺预聚体作为型单体,三种四胺预聚体是由’.二氨基联苯二胺与间苯二甲酸⒍员蕉姿,欢霍然基分别在多聚磷酸介质中嫦路从∈钡体的情况下,以,浔饺作为型单体,控制与的摩尔比为,在多聚磷酸介质中嫦路从∈背晒Φ制得了三种端基为氨基的超支化聚苯并咪唑。将单体浓度控制在以下时,聚合后得到的是均一透明溶液。通过红外光谱及核磁共振对超支化聚苯并咪唑的结构进行了表征。这些超支化聚苯并咪唑比第二章及第三章聚合得到的超支化聚苯并咪唑具有更好的溶解性,聚合物在较高温