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磺化聚芳醚酮砜的热降解动力学研究

作　者: 杨鑫
导　师: 王哲
学　校: 长春工业大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 磺化聚芳醚酮砜热重分析降解动力学不同气氛活化能
分类号: TM911.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

通过热重分析仪(TGA)对作为质子交换膜材料使用的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)进行了热性能研究。首先采用不同的升温速率,分别用Kissinger方法、Flynn-Wall-Ozawa方法和Friedman方法研究了不同磺化度的SPAEKS在氮气氛围下磺酸基团完全脱落前的热降解动力学。得到了不同磺化度的SPAEKS的活化能E、指前因子A、反应级数n、相关系数r。结果表明：反应级数与活化能的变化没有直接关系,但活化能随着SPAEKS磺化度的增加而增大。然后采用不同升温速率,对作为质子交换膜材料使用的磺化聚芳醚酮砜共聚物在不同气氛中进行了热重分析。研究表明,SPAEKS在空气中更容易完成高分子主链的完全断裂。分别用Kissinger方法、Flynn-Wall-Ozawa方法和Friedman方法研究了SPAEKS在磺酸基团完全脱落前的热降解动力学。得到其活化能E、指前因子A、反应级数n、相关系数r。发现在同种气氛条件下,Flynn-Wall-Ozawa方法和Friedman方法所得的活化能比Kissinger方法求出的活化能略低；在不同气氛条件下,空气气氛中通过Kissinger方法、Flynn-Wall-Ozawa方法所求得的活化能要低于氮气气氛中通过Kissinger方法、Flynn-Wall-Ozawa方法所求得的活化能。建立了磺化度为0.8的SPAEKS在两种气氛中的寿命方程,并通过Coats-Redfern方法确定了磺化度为0.8的SPAEKS的反应机理,为质子交换膜材料在具体使用温度下的使用寿命提供了理论依据。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章绪论  6-32
  引言  6
  1.1 燃料电池  6-11
    1.1.1 燃料电池的发展  6-9
    1.1.2 燃料电池的原理和特点  9-10
    1.1.3 燃料电池的分类  10-11
  1.2 质子交换膜燃料电池概况  11-15
    1.2.1 质子交换膜燃料电池的工作原理  11-12
    1.2.2 质子交换膜燃料电池的优点  12-13
    1.2.3 质子交换膜燃料电池的国内外技术进展  13-15
  1.3 质子交换膜  15-24
    1.3.1 质子交换膜对PEMFC性能的影响  15-17
    1.3.2 PEMFC对质子交换膜的要求  17
    1.3.3 质子交换膜的发展历史及种类  17-24
      1.3.3.1 全氟磺酸系列质子交换膜  17-18
      1.3.3.2 磺化聚芳环系列质子交换膜  18-23
      1.3.3.3 复合质子交换膜  23-24
  1.4 质子交换膜的结构与性能之间的关系  24-26
  1.5 热降解动力学研究  26-30
    1.5.1 Kissinger方法  29
    1.5.2 Flynn-Wall-Ozawa方法  29-30
    1.5.3 Friedman方法  30
    1.5.4 Coats-Redfern方法  30
  1.6 本论文设计思想  30-32
第二章实验部分  32-34
  2.1 原料  32
  2.2 测试仪器  32
  2.3 分析方法  32-34
第三章结果与讨论  34-57
  3.1 SPAEKS在氮气中的热性能研究  34-36
  3.2 SPAEKS在氮气中的热降解动力学  36-41
    3.2.1 Kissinger方法  36-37
    3.2.2 Flynn-Wall-Ozawa方法  37-40
    3.2.3 Friedman方法  40-41
  3.3 SPAEKS在空气中的热性能研究  41-43
  3.4 SPAEKS在空气中的热降解动力学  43-47
    3.4.1 Kissinger方法  43-44
    3.4.2 Flynn-Wall-Ozawa方法  44-46
    3.4.3 Friedman方法  46-47
  3.5 不同气氛对SPAEKS热性能的影响  47-54
    3.5.1 β对热降解温度的影响  48-49
    3.5.2 气氛对热降解温度的影响  49-50
    3.5.3 气氛对热降解速率的影响  50-51
    3.5.4 热降解反应动力学  51-54
      3.5.4.1 Kissinger方法  51-52
      3.5.4.2 Flynn-Wall-Ozawa方法  52-54
  3.6 寿命方程  54-55
  3.7 SPAEKS热降解动力学反应机理  55-57
第四章结论  57-58
参考文献  58-63
致谢  63-64
作者简历  64-65
发表文章  65-66

磺化聚芳醚酮砜的热降解动力学研究

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