磺化聚芳醚质子交换膜材料的合成及全降解二氧化碳塑料的应用研究

摘要

本报告主要包括两个方面的内容：合成了一系列含三苯甲烷结构的新型聚芳醚质了交换膜材料，并对材料的性能进行了表征；本报告还对新型全降解二氧化碳塑料(PPC)的应用和性能进行了研究，制备了其与天然可降解材料木粉和淀粉的复合材料，并对PPC/淀粉复合材料的土埋降解性能进行了研究。 从苯甲醛作为原料出发，合成了两种含三个苯环的双酚单体，并进一步与多种二卤单体在碳酸钾的催化下合成了高分子量的聚芳醚树脂，合成单体及聚合物的结构用核磁氢谱和质谱进行了表征。用氯磺酸在二氯甲烷或氯仿中对聚芳醚树脂进行磺化从而制备了磺化聚芳醚材料，磺化的位置及碘化度可以通过实验条件进行有效的控制和调节。选用性能较好的磺化聚芳醚材料，用流延法制得了质子交换膜，并对其性能进行表征，通过测试表明，此类磺化聚合物基本能够满足燃料电池质子交换膜的要求，潜在的可以作为质子交换膜来进行使用。 聚苯硫醚和膨胀石景或超声分散的膨胀石墨通过熔融共混的方法制备得到了纳米复合材料，纳米分散的形态可通过SEM和TEM进行确认。由于膨胀石墨的引入，纳米复合材料的导电性能和热稳定性得到很大提高，复合材料的导电突增界限值分别为2wt％(膨胀石器)和1wt％(超声分散的膨胀石墨)。复合材料中聚苯硫醚的结晶行为用DSC进行了分析，结果表明，因为膨胀石墨的引入，聚苯硫醚的结晶速度和结晶度都有了明显的提高。 通过熔融共混制备了聚甲基乙撑碳酸酯和天然高分子材料木粉的复合材料，研究了复合材料的机械性能、热性能和相态结构。实验结果表明木粉的引入改善了复合材料的拉伸强度和硬度，电镜照片显示木粉比较均匀地分散在PPC基体中，复合材料的热稳定性能也得到了很大的改善，复合材料具有良好的加工性能和很好的应用前景。 通过熔融共混的方法制各了PPC/starch复合材料，采用土壤掩埋的方法对其进行了降解牟性能的研究。FTIR、热分析及样品的微观形态表明土壤掩埋的样品发生了明显的变化，失重曲线及样品中PPC分子量的变化表明降解过程大致可分为三个阶段：微生物附着并繁殖，淀粉的快速消化分解，PPC与少量淀粉的缓慢降解。实验结果表明淀粉的加入可以加快PPC的降解速度，淀粉含量较高的复合材料在第二阶段失重更多而在第三阶段失重较少。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：Glossary of Abbreviation and Symbols

Chapter 1 Synthesis and Characterization of Poly(arylene ether)s Containing Triphenylmethane Moieties for Proton Exchange Membrane

1.1 Abstract

1.2 Introduction

1.3 Experimental

1.4 Results and Discussion

1.5 Conclusions

1.6 References and Notes

Chapter2 Synthesis and photoluminescent properties of poly(arylene ether)s containing oxadiazole and fluorene moieties

2.1 Abstract

2.2 Introduction

2.3 Experimental

2.4 Results and Discussion

2.5 Conclusions

2.6 References

Chapter 3 Preparation and properties of electrically conductive PPS/expanded graphite nanocomposites

3.1 Abstract

3.2 Introduction

3.3 Experimental

3.4 Results and Discussion

3.5 Conclusions

3.6 References and Notes

Chapter 4 Fabrication and Characterization of Biodegradable Poly(propylene carbonate)/Wood Flour Composites

4.1 Abstract

4.2 Introduction

4.3 Experimental

4.4 Results and Discussion

4.5 Conclusions

4.6 References

Chapter 5 Biodegradability and thermal stability of poly(propylene carbonate)/starch composites

5.1 Abstract

5.2 Introduction

5.3 Experimental

5.4 Results and Discussion

5.5 Conclusions

5.6 References

Resume

Publications and Patents

Acknowledgements