四甲基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝苯乙烯磺化膜的制备和性能

摘要 使用四甲基氢氧化铵（TMAH）甲醇溶液在液相中改性聚偏氟乙烯（PVDF），挥发溶剂得到改性聚偏氟乙烯膜（g-PVDF-M），再以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂，将苯乙烯接枝到g-PVDF-M膜中，磺化后制得改性聚偏氟乙烯接枝苯乙烯磺化（PVDF-g-PSSA）膜.利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和能谱仪的扫描电子显微镜分析了PVDF-g-PSSA膜（TMAH-25）的结构、形貌及硫元素分布情况.通过电化学工作站和气相色谱仪研究了TMAH在甲醇中的不同含量对PVDF-g-PSSA膜质子电导率和甲醇渗透率的影响.结果表明，TMAH使PVDF脱去HF生成碳碳双键，并且苯乙烯接枝到改性的聚偏氟乙烯膜中，磺化后S元素在PVDF-g-PSSA膜内部均匀分布；PVDF-g-PSSA膜的质子电导率和甲醇渗透率随TMAH在甲醇溶液中质量分数的增加而增大；TMAH的质量分数为25%时，PVDF-g-PSSA膜的电导率达1.28×10-2 S/cm，甲醇渗透率为4.58×10-7 cm2/s.热重分析（TGA）表明，PVDF-g-PSSA膜的热稳性良好，耐热温度高达195℃，PVDF-g-PSSA膜作为电解质材料的直接甲醇燃料单电池（DMFC）功率密度达到16.45 mW/cm2