短侧链全氟磺酸膜材料
侧链含有全氟磺酸的聚芳醚砜质子交换膜材料的制备及性能
侧链含有全氟磺酸的聚芳醚砜质子交换膜材料的制备及性能王永鹏;岳喜贵;庞金辉;李雪峰;李娜;张海博;姜振华【摘要】A novel poly(arylene ether sulfone) with a perfluoroalkyl sulfonic acid pendant ( PES-PSA) was synthesized by Ullman coupling of poly {oxy-4,4'-[2-(4'-bromophenyl ene)biphenylene]oxy-4,4'-diphenyl-sulfone 1 (PES-Br) and potassium 1,1,2,2-tetrafluoro-2-(l ,1,2,2-tetiafluoro-2-iodo-ethoxy)ethane9ulfonate ( PSA-K). The introduction of the perfluoroalkyl sulfonic acids was successfully carried out with high conversion (c. a. 50% ) to yield the desired polymer. Even with a low ion exchange capacity(IEC) of 0.907 meq. / g, PES-PSA exhibited a high proton conductivity of 0.039S/cm at 80 ℃ under 100% relative humidity. The low IEC makes the membrane own good dimensional stability and thermal stability. Other membrane properties , such as thermal properties and water uptake were also investigated in detail.%利用含溴苯侧基的聚芳醚砜( PES-Br)和1,1,2,2-四氟-2-(1,1,2,2-四氟-2-碘乙氧基)乙烷磺酸钾(PSA-K)进行Ullman偶联反应,制备了新型含全氟磺酸侧链的聚芳醚砜(PES-PSA),全氟磺酸的引入量为50％.在离子交换容量(IEC)为0.907 meq./g,80℃,相对湿度为100％时,PES-PSA质子传导率达到0.039S/cm,表现出较高的质子传导能力.其较低的IEC值使膜材料表现出良好的热稳定性和尺寸稳定性.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】6页(P1100-1105)【关键词】全氟磺酸;聚芳醚砜;质子交换膜【作者】王永鹏;岳喜贵;庞金辉;李雪峰;李娜;张海博;姜振华【作者单位】吉林大学麦克德尔米德实验室,长春130012;吉林大学麦克德尔米德实验室,长春130012;吉林大学麦克德尔米德实验室,长春130012;吉林大学麦克德尔米德实验室,长春130012;吉林大学麦克德尔米德实验室,长春130012;吉林大学麦克德尔米德实验室,长春130012;吉林大学麦克德尔米德实验室,长春130012【正文语种】中文【中图分类】O632质子交换膜燃料电池(PEMFC）作为一种高效、洁净的新能源技术，可以减少人类社会对化石能源的依赖，从而有效解决能源紧缺及环境污染等问题.PEMFC的关键组件质子交换膜决定着电池的性能与寿命，因此这类膜材料的基础与应用研究一直是PEMFC领域的研究热点.当前商品化的质子交换膜材料主要为Nafion等具有质子传导率高、化学稳定性好等优异物理化学性能的全氟磺酸树脂，但其有使用温度较低、价格昂贵及甲醇渗透率高等缺点限制了PEMFC的应用.因此，研发用于替代传统全氟磺酸树脂的新型高性能、低价格的质子交换膜材料是PEMFC发展的重要方向［1～3］.Jannasch等［4］将柔性的磺化芳香长侧链引入聚砜中，提高了磺酸基的运动能力，使制备的膜材料在120℃时的质子传导率达到11～31mS/cm.McGrath等［5］通过嵌段结构设计，使用两步缩聚方法得到具有良好亲水/疏水微相分离形貌的多嵌段磺化聚芳醚砜，这类膜材料在较低离子交换容量(IEC）值(0.95 meq./g）时，质子传导率高达80 mS/cm.现有的磺化芳香性聚合物膜材料综合性能很难达到Nafion类树脂的水平.要达到高的质子传导率就必须引入足够多的磺酸基团，这将导致膜的水溶胀性过大，进而降低膜材料的尺寸稳定性和物理机械性能.因此，提高磺化芳香聚合物的质子传导效率是质子交换膜材料发展的重要课题.全氟磺酸的酸性远高于普通的芳香磺酸，因而具有更高的质子传输效率，这也是Nafion等全氟磺酸膜在较低IEC值下仍然具备很高的质子传导率的一个重要原因.最近，将全氟磺酸侧链引入高稳定性的芳香聚合物中所制备的新型膜材料显示出良好的应用前景［6～11］.Li等［12］合成出新型全氟磺酸单体，通过聚合得到含全氟磺酸侧链的聚合物，这些含全氟磺酸侧链的聚合物在低湿低温条件下表现出良好的质子传导性能.Miyatake［13］，Ken［14］和Nakabayashi等［15］制备了具有很高的质子传导性能和优异的热稳定性的侧链含全氟磺酸的聚芳醚砜(PES-PSA），有望成为Nafion膜的替代材料.本文合成了含溴苯侧基的聚芳醚砜(PES-Br），采用金属试剂偶联方法将全氟磺酸引入到聚芳醚砜苯侧基上，通过苯侧基将疏水的聚芳醚砜主链和亲水的全氟磺酸侧链进行有效分离，得到了质子传导率较高的新型质子交换膜材料，同时对膜材料的吸水率、热性能及微观形貌等进行了测试和表征.1.1 试剂与仪器1，1，2，2-四氟-2-(1，1，2，2-四氟-2-碘乙氧基）乙烷磺酰氟(PSA-F），纯度97%，Aldrich 公司;2，6-二甲基吡啶，天津天泰精细化工有限公司;1 mol/L四丁基氟化铵的四氢呋喃溶液，阿拉丁试剂;二甲基亚砜(DMSO）、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc）、甲苯和二氯甲烷均为分析纯，北京化学试剂厂;K2CO3研细后于120℃干燥24 h.MALDI-TOF MS基质辅助激光解析离子化飞行时间质谱仪;Nicolet Impact 410型傅里叶红外光谱仪;Mettler Toledo DSC821e仪，升温速率10 K/min;Bruker 510 NMR 500 MHz核磁共振谱仪，DMSO-d6为溶剂;Perkin-Elmer Pryis1热分析仪，升温速率10 K/min;Solartron 1260/1287阻抗、相位-增益分析仪，并采用交流阻抗方法测试，测试条件为相对湿度100%，温度范围20～100℃.1.2 聚合物的合成参照文献［16～18］方法，利用苯醌和重氮盐偶联，再经还原得到2-(4'-溴苯基）-1，4-苯二酚(Br-PH），产率80%(合成路线如Scheme 1所示）.m.p.137.84℃(DSC）.IR(KBr），珓ν/cm－1:3220(—OH）.MS，m/z:265.1.1H NMR(DMSO-d6），δ:8.91(s，2H），7.58(d，2H，J=8.2 Hz），7.48(d，2H，J=8.2 Hz），6.78(d，1H，J=8.5 Hz），6.65(d，1H，J=1.8 Hz），6.59(dd，1H，J1=8.3 Hz，J2=1.9 Hz）.参照文献［14］方法合成 1，1，2，2-四氟-2-(1，1，2，2-四氟-2-碘乙氧基）乙烷磺酸钾(PSA-K）.PES-Br的合成:在装有机械搅拌、Dean-Stark带水器和氮气通口的100 mL三口瓶中，加入2.6510 g(0.01 mol）2-(4'-溴苯基）-1，4-苯二酚、2.5425 g(0.01 mol）4，4'-二氟二苯砜、2.0175 g(0.015 mol）K2CO3、20 mL甲苯和25 mL DMSO，加热回流2 h，除去甲苯，升温至170℃反应6 h后，出料至蒸馏水中，得到条状聚合物，粉碎后用乙醇和蒸馏水分别回流洗涤多次，得到PES-Br白色粉末4.38 g，产率为91%.合成路线见Scheme 2.PES-PSA的合成:装有2个氮气通口和磁力搅拌的50 mL三口瓶经抽真空充氮气(反复3次）除氧后，通入氮气，加入1 g PES-Br、0.64 g铜粉和10 mL DMSO，搅拌，抽真空，充氮气，反复3次后在通氮气条件下，升温至120℃反应2 h;向反应混合物中加入10 mL DMSO的PSA-K(0.79 g）溶液，于120℃反应6 h ［19，20］.降至室温后过滤，将滤液倒入去离子水中，得到PES-PSA-K粉末，用5 mol/L HCl水溶液多次洗涤，再用去离子水洗涤，干燥后得到1.1 g PES-PSA，产率为86%.合成路线见Scheme 2.1.3 膜的制备将1 g聚合物溶解于10 mL DMAc中，滤液用孔径为0.45 μm的Teflon滤头过滤.将滤液倒在玻璃板上，于60℃干燥12 h，然后于120℃真空干燥24 h，除去溶剂.将膜从玻璃板上剥下，将膜浸泡在5 mol/L盐酸中6 h，再用去离子水洗涤，并烘干储存在封口袋中.2.1 PSA-K 的表征图1给出了全氟磺酸单体PSA-K的氟核磁谱图.δ－73.06，－82.50，－86.12，－118.29分别对应于单体中处于不同化学环境的4种氟原子Fa，Fb，Fc和Fd.与文献［14］报道结果相一致，证明所制备的全氟磺酸单体结构与预期结构相符.2.2 PES-Br和PES-PSA的溶解性、离子交换容量(IEC值）及黏度表征聚合物的溶解性测试结果列于表1.可以看出，PES-Br和 PES-PSA 在 DMSO，DMAc，DMF，NMP，THF和CHCl3等常规溶剂中室温下即可溶解，表明所制备的聚合物具有良好的溶解性，可利用溶液浇铸法成膜.采用传统的酸碱滴定法测定PES-PSA的IEC值，将PES-PSA膜浸于1 mol/L NaCl溶液中72 h后，用0.01 mol/L氢氧化钠溶液进行滴定，测得该聚合物膜的IEC值为0.907 meq./g，通过公式x=DS=M未磺化/［1000/IEC－(M磺化－M未磺化）］计算金属试剂偶联反应的接枝率为50%.其中，x为偶联反应的接枝率，DS为聚合物的理论磺化度，M未磺化为聚合物结构单元中不含有磺酸基团部分的分子量，M磺化为聚合物结构单元中含有磺酸基团的分子量.利用乌式黏度计，以DMAc为溶剂，聚合物溶液浓度为0.5 g/dL，测得PES-Br和PES-PSA的黏度(ηinh）分别为0.50和1.10 dL/g.由于PES-PSA含有磺酸基团，链段之间存在氢键相互作用，因而其黏度值明显大于PES-Br.所制得的聚合物黏度较高，表明磺化前后聚合物均具有较高的分子量.2.3聚合物的红外光谱及核磁共振谱表征图2给出PES-Br和PES-PSA聚合物的红外光谱图.PES-Br的红外光谱在753 cm －1处有明显的溴苯特征吸收峰.在PES-PSA的红外光谱中，753 cm－1处的溴苯特征吸收峰消失，在983和639 cm－1处出现新的C—F特征振动吸收峰，而在1055 cm－1处出现了全氟磺酸的磺酸基团振动吸收峰，说明全氟磺酸基团已引入到聚芳醚砜中.图3为聚合物的氢核磁及氟核磁共振谱.图3(A）为PES-PSA的氢核磁谱图.可见，谱峰重叠较为严重，难以进行有效归属.由于—SO2—和—CF2—的强吸电子作用，在低场(δ 7.79～7.95和7.64）处分别出现了a位和f，g位氢的谱峰，说明已引入全氟磺酸侧链.图3(B）为PES-PSA的氟核磁谱图.与图1对比可以看出，接枝反应后，PSA-K中的I由于被苯环取代，引起a位氟的化学位移发生了明显的变化，由I—CF2—中的δ－73.06变化到Ar—CF2—中的δ－110.35，进一步证明全氟磺酸侧基已引入到聚芳醚砜中.2.4 聚合物的热性能图4为聚合物PES-Br和PES-PSA的DSC曲线.可以看出，PES-Br的Tg为203℃，而PES-PSA的Tg降低至174℃.这主要是由于接枝上相对柔性的全氟磺酸链段，使聚合物结构的柔性增强，其增塑作用降低了聚合物的Tg.在PES-PSA的DSC曲线中，除了玻璃化转变外未发现其它热转变过程，说明该聚合物为无定形结构.这与其XRD谱图(图5）中只出现一个弥散峰的结果相一致.利用TGA考察了PES-Br和PES-PSA在空气中的热稳定性.由聚合物的热失重曲线(图6）可以看出，PES-Br的热分解温度在500℃以上，表现出聚芳醚砜类特种工程塑料优异的热稳定性.而PESPSA由于磺酸基团的引入，热稳定性下降，在失重曲线上出现了2个明显的失重阶段，起始失重温度分别为245和480℃，对应于侧链磺酸基团的受热分解和聚合物主链的降解，这与文献［21］报道的大部分磺化聚合物的热分解行为相一致.通过对热失重曲线的分析可知，接枝后的聚合物材料的热分解温度仍在200℃以上，可以满足聚合物膜材料在中高温PEMFC中的使用要求.2.5 含全氟磺酸侧链的聚芳醚砜吸水率及质子传导率质子交换膜材料通常以水分子为质子传输介质，膜材料的吸水性能对质子在膜中的传导起着关键的作用.同时还要考虑到膜的水溶胀问题，因为过度的溶胀将降低聚合物膜的尺寸稳定性和物理机械性能.因此，吸水性与溶胀性之间的良好平衡是高性能质子交换膜材料所必备的条件.共聚物膜的吸水率和溶胀率可通过测试相应的温度下干膜和湿膜的质量及尺寸的变化而得到［22］.从表2可以看出，PES-PSA 具有良好的尺寸稳定性，其在室温下的水溶胀率仅为5.4%，即使升温至100℃，水溶胀率才达到25%左右.为了更直观地表现出聚合物的吸水率随温度的变化，图7给出了PES-PSA的吸水率随温度变化曲线，在室温下膜材料的吸水率为10%，100℃时吸水率为55%，其适度的吸水率使得聚合物具有较高的尺寸稳定性(图8）.图9为PES-PSA的质子传导率随温度的变化曲线.将得到的质子交换膜材料(IEC值为0.907 meq./g）与Nafion117(IEC值为0.97 meq./g）进行比较，可以看出，PES-PSA的质子传导率与Nafion 117相比还有一定的差距，这主要是主链结构差异所引起的，Nafion主链的高疏水性更有利于膜材料形成微相分离结构，从而为质子提供更有效的传输通道.但与其它非氟磺化聚芳醚类相比，PES-PSA在同等IEC条件下的质子传导率远高于后者［23，24］，其在80℃及100%相对湿度下的质子传导率达到0.039 S/cm，甚至高于IEC值为1.52 meq./g的磺化聚芳醚酮(0.034 S/cm）［21］.这主要是由于全氟磺酸基团的超强酸性，提高了磺化聚合物中质子的解离能力，进而提高了膜材料的质子传导性能，全氟磺酸基团显示出了较一般磺酸基团在质子传导能力方面特有的优势［24］.2.6 含全氟磺酸侧链的聚芳醚砜的形貌表征膜材料的微观形貌对其质子传导率和尺寸稳定性有重要影响［25］.图10为聚合物PES-PSA横断面的透射电镜照片.通过对聚合物膜进行醋酸铅溶液染色，经包埋切片后测定，能够真实地反映出聚合物内部的离子簇聚集形态.由图10可以看出，聚合物膜具有明显的亲水/疏水微相分离结构，较深的黑色区域是磺酸铅离子簇聚集的亲水区域，离子簇分布连续，尺寸在10 nm左右，但与Peron等［26］报道的Nafion NR-211的微相分离形貌相比，其在离子簇分布的均匀性及亲/疏水相分离程度等方面还有一定的差距，主要是由于芳香型主链与全氟脂肪族主链二者的疏水性差异造成的，从而导致了PESPSA膜的质子传导率要低于Nafion膜. ［1］Renaud S.，Bruno A..Prog.Polym.Sci.［J］，2005，30:644—687［2］Yossef A.E.，Hickner M.A..Macromolecules［J］，2011，44:1—11 ［3］LI Xue-Feng(李雪峰），GUO Mei-Mei(郭梅梅），LIU Bai-Jun(刘佰军），JIANG Zhen-Hua(姜振华）.Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报）［J］，2011，32(5）:1022—1024［4］Lafitte B.，Puchner M.，Jannasch P..Macromol.Rapid Commun.［J］，2005，26:1464—1468［5］Ghassemi H.，McGrath J.E.，Zawodzinski Jr T.A..Polymer［J］，2006，47:4132—4139［6］Rikukawa M.，Sanui K..Prog.Polym.Sci.［J］，2000，25:1463—1502 ［7］Nanwen L.，Dong W.S.，Doo S.H.，Young M.L.，GuiverM.D..Macromolecules［J］，2010，43:9810—9820［8］Bae B.，Miyatake K.，Watanabe M..Macromolecules［J］，2009，42:1873—1880［9］Eisenberg A.，Yeager H.L..Perfluorinated Ionomer Membranes，ACS Symp.Ser.，No.180［M］，American Chemical Society，1982［10］Kreuer K.D..J.Membr.Sci.［J］，2001，185:29—39［11］Tant M.R.，Mauritz K.A.，Wilkes G.L..Ionomers:Synthesis，Structure，Properties and Applications［M］，London:Blackie Academic and Professional，1997［12］Li H.B.，Jackson A.B.，Kirk N.J.，Mauritz K.A.，StoreyR.F..Macromolecules［J］，2011，44:694—702［13］Miyatake K.，Shimura T.，Mikamiand T.，Watanabemun.［J］，2009:6403—6405［14］Ken Y.，Katsuhiko I..Macromolecules［J］，2009，42:9302—9306 ［15］Nakabayashi K.，Higashihara T.，Ueda M..Macromolecules［J］，2011，44(6）:1603—1604［16］Liu B.J.，Robertson G.P.，Guiver M.D.，Shi Z.Q.，Navessin T.，Holdcroft Steven.Macromol.Rapid Commun.［J］，2006，27(17）:1411—1417［17］LIU Bai-Jun(刘佰军），LI Xue-Feng(李雪峰），GUO Mei-Mei(郭梅梅），LIU Chang(刘畅），LI Long(李龙），JIANG Zhen-Hua(姜振华）.Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报）［J］，2010，31(6）:1081—1083［18］Liu B.J.，Hu W.，Chen C.H.，Jiang Z.H.，Zhang W.J.，Wu Z.W.，Matsumoto T..Polymer［J］，2004，45:3241—3248［19］McLoughlin V.C.R.，Thrower T..Tetrahedron［J］，1969，25:5921—5940［20］Kobayashi Y.，Kumadaki I..Tetrahedron Letter［J］，1969，47:4095—4096［21］Pang J.H.，Zhang H.B.，Li X.F.，Jiang Z.H..Macromolecules［J］，2007，40:9435—9442［22］Guo M.M.，Liu B.J.，Liu Z.，Wang L.F.，Jiang Z.H..Journal of Power Sources［J］，2009，189:896—899［23］Zhang Y.，Shao K.，Zhao C.J.，Zhang G.，Li H.T.，Fu T.Z.，Na H..Journal of Power Sources［J］，2009，194:175—181［24］Lee J.K.，Li W.，Manthiram A..Journal of Membrane Science［J］，2009，330:73—79［25］Higashihara T.，Matsumoto K.，Ueda M..Polymer［J］，2009，50:5341—5342［26］Peron J.，Mani A.，Zhao X.S.，Edwards D.，Adachi M.，Sobole T.，Shi Z.Q.，Xie Z.，Navessin T.，Holdcroft S..Journal of Membrane Science ［J］，2010，356:44—51【相关文献】［1］Renaud S.，Bruno A..Prog.Polym.Sci.［J］，2005，30:644—687［2］Yossef A.E.，Hickner M.A..Macromolecules［J］，2011，44:1—11［3］LI Xue-Feng(李雪峰），GUO Mei-Mei(郭梅梅），LIU Bai-Jun(刘佰军），JIANG Zhen-Hua(姜振华）.Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报）［J］，2011，32(5）:1022—1024［4］Lafitte B.，Puchner M.，Jannasch P..Macromol.Rapid Commun.［J］，2005，26:1464—1468［5］Ghassemi H.，McGrath J.E.，Zawodzinski Jr T.A..Polymer［J］，2006，47:4132—4139［6］Rikukawa M.，Sanui K..Prog.Polym.Sci.［J］，2000，25:1463—1502［7］Nanwen L.，Dong W.S.，Doo S.H.，Young M.L.，Guiver M.D..Macromolecules［J］，2010，43:9810—9820［8］Bae B.，Miyatake K.，Watanabe M..Macromolecules［J］，2009，42:1873—1880 ［9］Eisenberg A.，Yeager H.L..Perfluorinated Ionomer Membranes，ACS Symp.Ser.，No.180［M］，American Chemical Society，1982［10］Kreuer K.D..J.Membr.Sci.［J］，2001，185:29—39［11］Tant M.R.，Mauritz K.A.，Wilkes G.L..Ionomers:Synthesis，Structure，Propertiesand Applications［M］，London:Blackie Academic and Professional，1997［12］Li H.B.，Jackson A.B.，Kirk N.J.，Mauritz K.A.，Storey R.F..Macromolecules［J］，2011，44:694—702［13］Miyatake K.，Shimura T.，Mikamiand T.，Watanabe mun.［J］，2009:6403—6405［14］Ken Y.，Katsuhiko I..Macromolecules［J］，2009，42:9302—9306［15］Nakabayashi K.，Higashihara T.，Ueda M..Macromolecules［J］，2011，44(6）:1603—1604［16］Liu B.J.，Robertson G.P.，Guiver M.D.，Shi Z.Q.，Navessin T.，HoldcroftSteven.Macromol.Rapid Commun.［J］，2006，27(17）:1411—1417［17］LIU Bai-Jun(刘佰军），LI Xue-Feng(李雪峰），GUO Mei-Mei(郭梅梅），LIU Chang(刘畅），LI Long(李龙），JIANG Zhen-Hua(姜振华）.Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报）［J］，2010，31(6）:1081—1083［18］Liu B.J.，Hu W.，Chen C.H.，Jiang Z.H.，Zhang W.J.，Wu Z.W.，MatsumotoT..Polymer［J］，2004，45:3241—3248［19］McLoughlin V.C.R.，Thrower T..Tetrahedron［J］，1969，25:5921—5940［20］Kobayashi Y.，Kumadaki I..Tetrahedron Letter［J］，1969，47:4095—4096［21］Pang J.H.，Zhang H.B.，Li X.F.，Jiang Z.H..Macromolecules［J］，2007，40:9435—9442［22］Guo M.M.，Liu B.J.，Liu Z.，Wang L.F.，Jiang Z.H..Journal of Power Sources［J］，2009，189:896—899［23］Zhang Y.，Shao K.，Zhao C.J.，Zhang G.，Li H.T.，Fu T.Z.，Na H..Journal of Power Sources［J］，2009，194:175—181［24］Lee J.K.，Li W.，Manthiram A..Journal of Membrane Science［J］，2009，330:73—79［25］Higashihara T.，Matsumoto K.，Ueda M..Polymer［J］，2009，50:5341—5342 ［26］Peron J.，Mani A.，Zhao X.S.，Edwards D.，Adachi M.，Sobole T.，Shi Z.Q.，Xie Z.，Navessin T.，Holdcroft S..Journal of Membrane Science［J］，2010，356:44—51 (Ed.:W，Z）。
短侧链全氟磺酸膜材料
短侧链全氟磺酸膜材料王学军1，王丽1，张永明2【摘要】摘要：提高运行温度能够克服氢燃料电池面临的许多困难，短侧链全氟磺酸膜在提高燃料电池性能方面具有很大的潜力。
本文总结并比较了不同侧链长度的全氟磺酸膜在离子交换容量、加工成膜性能、机械强度以及降解稳定性方面的研究进展，介绍了国内外短侧链全氟磺酸燃料电池膜的研究现状。
分析表明侧链长度明显影响全氟磺酸膜的综合性能，短侧链因不含醚键及叔碳原子，赋予磺酸树脂更好的稳定性和持久性，其优异的电导和保湿性能更适合在高温低湿等苛刻条件下应用。
提出短侧链全氟磺酸膜未来的研发趋势，包括降低成本、兼顾高电导的同时保持较低的氢气或甲醇透过率、进一步明确传质及降解机理及提高实际运行的综合性能。
【期刊名称】化工进展【年(卷),期】2014(000)012【总页数】9【关键词】全氟磺酸；膜；聚合物；离子交换；燃料电池进展与述评全氟离聚物在工业应用尤其是电化学领域中是不可或缺的材料，其最成功也是规模最大的用途是氯碱生产，不但消除了对汞的依赖，还至少节约1%的全球用电量[1]。
全氟磺酸膜作为最重要的全氟离聚物材料，还成功应用于燃料电池、储能电池和水处理等多种领域，是目前唯一大规模商业化的质子交换膜燃料电池（PEMFC）膜材料[2-4]。
全氟磺酸（PFSA）树脂均为四氟乙烯与全氟烯醚磺酸单体共聚而得。
研究较多的主要有3种烯醚单体（相对分子质量分别为446g/mol、380g/mol和280g/mol[1]），对应的代表性生产厂家分别是杜邦公司、3M公司和苏威公司。
为方便讨论，按照PFSA树脂分子侧链长度的不同，大致可以分为长侧链（LSC）树脂、中长侧链（MSC）树脂和短侧链（SSC）树脂三类（图1），并分别对应不同种类的质子交换膜。
图1表明，全氟磺酸膜在分子水平上具有憎水的聚四氟乙烯骨架和以醚键连接的末端为亲水磺酸的全氟侧链结构，这种独特结构赋予PFSA膜出色的力学性能、优异的稳定性及较高的质子传导率[3]。
全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备及其应用基础研究
全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备及其应用基础研究1. 引言1.1 概述本篇文章旨在研究全氟磺酸-聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法及其应用基础。
全氟磺酸作为一种高性能离子液体，具有很大的应用潜力。
而聚四氟乙烯作为一种极具化学稳定性和耐高温性能的材料，已经被广泛应用于各个领域。
本研究旨在探索将这两种材料结合起来，制备出更加优异性能的中空纤维复合膜。
1.2 文章结构本篇文章分为引言、正文、实验方法、结果与分析以及结论与展望五个部分。
1.3 目的通过对全氟磺酸-聚四氟乙烯中空纤维复合膜制备过程的深入分析，我们希望能够揭示其内在机理，并评估该复合膜在不同应用领域的潜力。
此外，我们还将探讨不同实验方法对复合膜性能的影响，并提出未来的发展方向与展望。
通过这些研究，我们希望能够为该领域的进一步研究提供基础理论和实践指导，以推动全氟磺酸-聚四氟乙烯中空纤维复合膜在各个领域的应用。
2. 正文本研究旨在探索全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法及其应用基础。
针对该主题，我们将文章正文部分分为以下几个方面进行讨论。
2.1 聚四氟乙烯中空纤维的制备方法在这一部分，我们将介绍聚四氟乙烯中空纤维制备的原理和方法。
首先，我们会简要介绍聚四氟乙烯材料的特性及其在膜技术领域的应用。
然后，我们会详细介绍中空纤维技术，包括相内非溶剂法、吸附法、相扩散法等常用的中空纤维制备方法，并比较它们的优缺点。
2.2 全氟磺酸对聚四氟乙烯中空纤维膜性能的影响这一部分将重点探讨全氟磺酸添加剂对聚四氟乙烯中空纤维膜性能的影响。
我们会阐述不同添加剂含量对膜孔径、渗透性能以及化学稳定性的影响，并进行相关实验数据的分析和解读。
此外，我们还将讨论全氟磺酸对膜表面亲水性的改善作用以及其对阻垢效果的影响。
2.3 聚四氟乙烯中空纤维复合膜在水处理领域的应用在这一部分，我们将探讨聚四氟乙烯中空纤维复合膜在水处理领域的应用潜力。
具体包括该复合膜在反渗透、超滤、微滤等水处理过程中的性能及应用前景。
全氟磺酸-聚偏氟乙烯复合纳米纤维的制备与表征
全氟磺酸-聚偏氟乙烯复合纳米纤维的制备与表征李芳冰;董哲勤;魏永明;许振良;杨虎【摘要】以全氟磺酸(PFSA)为聚合物主体,加入疏水聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)共混,通过静电纺丝制备了PFSA-PVDF复合纳米纤维.通过电导率、黏度、表面张力、动态光散射、扫描电镜以及差示扫描量热(DSC)等表征手段系统考察了共混体系中聚合物的配比对溶液性质及纤维膜的形态结构和性能的影响.结果表明:PVDF与PFSA之间具有较强烈的相互作用,导致纺丝溶液的黏度增加,从而有效提高溶液的可纺性.随着纺丝液中PVDF的含量提高,复合纤维的直径分布变得均匀.【期刊名称】《功能高分子学报》【年(卷),期】2015(028)003【总页数】6页(P331-336)【关键词】静电纺丝;全氟磺酸;纳米纤维;膜材料【作者】李芳冰;董哲勤;魏永明;许振良;杨虎【作者单位】华东理工大学化工学院,化学工程联合国家重点实验室,上海200237;华东理工大学化工学院,化学工程联合国家重点实验室,上海200237;华东理工大学化工学院,化学工程联合国家重点实验室,上海200237;华东理工大学化工学院,化学工程联合国家重点实验室,上海200237;华东理工大学化工学院,化学工程联合国家重点实验室,上海200237【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8全氟磺酸（PFSA）离子交换树脂具有良好的化学稳定性和热稳定性，可作为异构化、酰化、醚化、酯化、烷基化等反应的催化剂，或者作为质子交换膜燃料电池应用于电动汽车等领域［1］。
然而PFSA价格昂贵，限制了其大规模的广泛应用。
常规使用的PFSA为致密膜结构，因此改变PFSA的形态结构可以提高PFSA的应用效率，拓展其应用领域方向。
静电纺丝法是目前制备纳米纤维的重要方法［2］。
但是由于PFSA特殊的两亲性分子结构，其分子间缺乏强烈的相互作用，导致电纺中很难形成稳定的纤维。
要克服这一问题，通常需要加入其他聚合物共混静电纺丝［3－4］。
侧链含有全氟磺酸的聚芳醚砜质子交换膜材料的制备及性能
２１ ０ ２年 ５月
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＮＥＳ ＨＩ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳＴ ＥＳ ＩＩ
Ｎｏ． ５
ｌｏ １ ｏ～１ ０ １５
侧 链 含 有 全氟 磺 酸 的聚 芳醚 砜质 子交换 膜 材 料 的 制 备 及 性 能
质 子交换 膜燃料 电池 （Ｅ Ｃ） Ｐ ＭＦ 作为一 种高 效 、洁净 的新能源 技术 ， 以减少人 类社 会对 化石 能 源 可 的依赖 ， 而有 效解决 能源 紧缺及 环境 污染等 问题 ．Ｐ ＭＦ 从 Ｅ Ｃ的关键组 件质 子交换膜 决定 着 电池 的性 能
与寿命 ， 因此这类膜材料的基础与应用研究一直是 Ｐ Ｍ Ｃ领域 的研究热点．当前商 品化的质子交换 ＥＦ 膜材料主要为 Ｎ ｔｎ ａｏ 等具有质子传导率高、 ｉ 化学稳定性好等优异物理化学性能的全氟磺酸树脂 ， 但其 有使用温度较低 、 价格 昂贵及甲醇渗透率高等缺点限制了 Ｐ Ｍ Ｃ的应用．因此 ， ＥＦ 研发用于替代传统全 氟磺 酸树脂 的新 型高性 能 、低价格 的质 子交换 膜材料 是 Ｐ Ｍ Ｃ发展 的重要 方 向 Ｊ ａｎｓｈ等 将 Ｅ Ｆ ．Ｊｎ ａｃ 柔性的磺化芳香长侧链引入聚砜中， 提高了磺酸基的运动能力 ， 使制备的膜材料在 １０℃时的质子传 ２
（ Ｓ — 进行 Ｕｌ ａ 偶联反应 ，制备 了新 型含 全氟磺酸侧链 的聚芳 醚砜 （ Ｅ —Ｓ ， 氟磺 酸 的引入 ％．在离子交换容量（Ｅ 为 ０ ９ ７ｍ ｑ ／ ， ０℃ ， ０ ＩＣ） ．０ ｅ ． ｇ ８ 相对湿度为 １０ ０ ％时 ， Ｅ —Ｓ Ｐ ＳＰ Ａ质子传导率 达到 ００ ９ ． ３
质子传导率高达 ８ Ｓｃ ． ０ｍ ／ｍ 现有的磺化芳香性聚合物膜材料综合性能很难达到 Ｎ ｔ ｎ ａｏ 类树脂的水平． ｉ 要 达 到高 的质子传 导率 就必须 引入足 够多 的磺 酸基 团 ， 这将 导 致膜 的水 溶胀 性 过大 ， 而 降低 膜材 料 进 的尺寸稳定性和物理机械性能．因此 ， 提高磺化芳香聚合物的质子传导效率是质子交换膜材料发展 的
全氟磺酸树脂的性能和应用
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用于高温质子交换膜燃料电池的聚合物电解质膜研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第9期·3446·化 工 进展用于高温质子交换膜燃料电池的聚合物电解质膜研究进展李英1，张香平2（1大连交通大学环境与化学工程学院，辽宁 大连 116028，2中国科学院过程工程研究所，北京 100190） 摘要：高温质子交换膜燃料电池在降低燃料电池水热管理复杂性、催化剂中毒方面有明显优势；可改善电池阴阳两极尤其是阴极氧气还原反应的动力学特性，提高电池的效率。
聚合物电解质膜作为关键材料之一，在高温时易失水导致质子传导率降低、机械强度和热稳定性不高等问题。
本文基于磺酸、磷酸和离子液体等不同质子传递介质，对高温聚合物电解质膜进行综述，比较了各类聚合物电解质膜的优缺点及应用时存在的问题，着重探讨嵌段共聚物在高温聚合物电解质膜方面的潜在应用，指出离子液体的添加不但可作为质子载体，而且在构建嵌段聚合物结构方面可发挥“诱导剂”作用。
提出通过分子设计可更好了解嵌段聚合物的空间构效关系，进而通过结构设计提高膜的质子传导性能和稳定性。
关键词：高温质子交换膜燃料电池；聚合物电解质膜；嵌段聚合物；离子液体中图分类号：TM 911.48 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）09–3446–08DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0053Research progress of polymer electrolyte membrane for high temperatureproton exchange membrane fuel cellLI Ying 1, ZHANG Xiangping 2(1Institute of Environmental and Chemical Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, Liaoning, China;2Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)Abstract: High temperature proton exchange membrane fuel cell has obvious advantages in reducing the complexity in water and thermal management and the catalyst poisoning of fuel cell. It can also improve the cell dynamics of the oxygen reduction reactions especially that occuring on cathode, and further increase the efficiency of fuel cell. As one of the key materials of PEMFC, polymer electrolyte membrane has low mechanical strength and thermal stability at high temperature, as well as lower proton conductivity due to the absence of water. High temperature polymer electrolyte membranes were briefly reviewed in this paper based on the proton transfer medium such as sulfonic acid, phosphoric acid and ionic liquids. The advantages and disadvantages of various types of membranes were compared, and the problems in their applications were also discussed. The review focused on the potential applications of block copolymer in high temperature polymer electrolyte membrane. Ionic liquids were introduced as the proton carrier and inducer in the construction of diblock polymer structure. It was suggested that the relationship between the structure and the performance of block polymer could be better understood through molecular design, while the proton conductivity and stability of high temperature polymer electrolyte membrane could be improved through structural design.Key words ：high temperature PEMFC; polymer electrolyte membrane; block copolymer; ionic liquid第一作者及通讯作者：李英（1975—），女，副教授，研究方向为过程系统工程。
全氟磺酸离子膜的结构与应用研究进展
郎万中等 : 全氟磺酸离子膜的结构与应用研究进展
·71 ·
证离子膜具有低的电阻 ;羧酸层含水率较低 ,离子交 换容量小 ,电导性能差 ,但对氢氧根离子 (OH - ) 的 截留率高 ,保证了离子膜高的电流效率. 亲水涂层使 得产生的气体不易在膜表面积集 ,从而避免因气体 富集在膜表面而引起槽压降升高.
பைடு நூலகம்
聚四氟乙烯结构为骨架 ,末端带有磺酸根的烯醚结 中的应用及进展 , 展望了 PFSIEM 的应用研究方
构为侧链的全氟聚合物 ,它具有良好的化学稳定性 向.
和热稳定性 ,是很好的离子交换载体 ,因而 PFSIEM 已广泛的用于氯碱 、燃料电池 、各种膜过程等领域.
1 PFSIEM 的结构及其微观模型
图 7 氯碱电解用 PFSIEM 的横截面示意图 Fig. 7 Schematic diagram of t he cross surface
of PFSIEM for chlor - alkali electrolysis
3 PFSIEM 在燃料电池上应用
燃料电池是一种不经过燃烧直接将燃料和氧化 剂中的化学能通过电化学反应的方式转化为电能的 高效发电装置 ,具有能量转化率高 、安全可靠 、环境 友好等优点. PFSIEM (如 Nafion 膜) 主要用于两类 燃料电池 ———直接醇类燃料电池和质子交换膜燃料 电池. 3. 1 直接甲醇燃料电池
郎万中 许振良 3
(华东理工大学 化学工程研究所 ,上海 ,200237)
摘 要 : 简述了全氟磺酸离子交换膜 ( PFSIEM) 的分子结构和微观结构模型 ,特别是全氟磺酸 离子交换树脂 ( PFSIER) 的三相结构 “、三明治”模型及“离子簇网络结构”模型等 ;重点论述了 PFSIEM 在氯碱电解 、燃料电池 、渗透汽化 、气体分离及光催化等领域中的应用和研究进展 ;提 出了 PFSIEM 应用与研究开发的方向. 关键词 : 全氟磺酸 ; 离子膜 ; 氯碱 ; 燃料电池 ; 渗透汽化 中图分类号 : TQ028. 8 ; TQ114. 262. 3 文献标识码 :
全氟磺酸离子交换膜的制备与性能研究
上海交通大学硕士学位论文全氟磺酸离子交换膜的制备与性能研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：高分子化学与物理指导教师：刘燕刚;张永明20050101全氟磺酸离子交换膜的制备与性能研究摘 要本文使用四氟乙烯合成了一系列交换容量不同全氟磺酸树脂采用溶液浇铸的方法制得了单层全氟磺酸离子交换膜和双IEC值膜层的全氟磺酸溶合膜PSAIMµç»¯Ñ§ÐÔÄÜÒÔ¼°»¯Ñ§Îȶ¨ÐÔTGA测试结果表明PSAIM膜中存在微观相分离,该膜具有三个热转变温度离子簇区和结晶区不同的成膜温度和溶剂对离子膜的力学性能影响较大使用溶剂参数较大的溶剂得到的膜的强度高提高成膜温度有利于制成高强度膜侧链的密度增大结晶的完善程度降低而且离子簇的衍射强度升高与之相对应溶胀度和膜电导率增大SEM研究表明溶合膜不存在明显的物理界面过渡层首次用溶合的方法制备出双层离子交换膜结果表明两种IEC值相差较大的膜相互溶合时溶胀度性能介于两种单层膜之间含水率而选择透过度比单层膜都小这是因为溶合产生新的过渡层影响了结晶和离子簇的形成全氟磺酸树脂溶合膜性能ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＴＵＤＹ ＯＦ ＰＥＲＦＬＵＯＲＯＳＵＬＦＯＮＩＣＡＣＩＤ ＩＯＮ ＥＸＣＨＡＮＧＥ ＭＥＭＢＲＡＮＥ （ＰＳＡＩＭ）ＡＢＳＴＴＲＡＣＴA series of Perfluorosulfonated resin of different IEC was synthesized in lab via copolymerization of tetrafluoroethylene, perfluorosulfonated and perfluoro [2-(2-fluorosulfonylethoxy) propyl vinyl ether]. After that, kinds of perfluorosulfonic acid solution were made with different solvent. Then single-layer perfluosulfonic acid ionic membranes (PSAIM) and layer-cast membranes were made through solution-cast method.PSAIMs show excellent mechanical, electrochemical and chemical-resistant properties, which are comparable to that of Nafion® NR-112. Analysis of TGA shows the membrane has excellent thermo-stability, i.e. the decomposition temperature ups to ~400ºC. The DSC plot shows three transition temperatures that are respond to the amorphous region, ionic clusters and the crystallization phase respectively. Temperature and solvent have good influence of mechanical properties of the membranes. The higher temperature and the solvent with larger solubility parameter result in the better mechanical properties of the membranes.With the increase of the IEC, the density of the pedants of the molecules increases. Then the degree of the crystallinity in the PSAIMdecreases and the perfection of the crystal becomes low. Simultaneously, the proportion of the amorphous region becomes high, and the intensity of the reflection of XRD increases. Consequently, the water content, linear expansion and conductivities of single-layer membranes increase, and permselectivity and stress strength decrease.The result of SEM shows that thermopressed bi-layer PSAIM has obvious physical interface. But bi-layer-cast PSAIM (B-PSAIM) has no such interface, which indicates that the two layers combine at the molecular level.The B-PSAIM has new features that the single-layer PSAIM has not. When the combined membrane is made from two membranes with greatly different IEC, many properties such as water content, linear expansion, permselectivity, and stress strength are more influenced by the layer with higher IEC. When the two layers have the similar IEC, the water content, the linear expansion and the conductivity of the combined membrane are higher than those of the single ones, but the permselectivity is lower. It is because that the combination changed the even structure of the main part of the PSAIM and greatly influenced the formation of the crystal and the clusters.KEY WORDS:perfluorosulfonated resin, ionic exchange membrane, layer-cast membrane, preparation, propertyⅢ＃口上海交通大学学位论文原创性声明水＾ⅫｉＪ“月：Ｍ‘１女∞｛＆＊女，Ｍ￥＾＆＊㈨∞指ＨＦⅫ女ｍ行＂ＲＩ”＊Ｈ褂∞ｍ＊。
2024年燃料电池用全氟磺酸膜市场调查报告
2024年燃料电池用全氟磺酸膜市场调查报告背景介绍燃料电池是一种通过化学反应将燃料的化学能转化为电能的设备，具有高能量转化效率、无污染和静音等优点。
全氟磺酸膜是燃料电池中的关键组件之一，用于分离阳极和阴极，同时传导电子和离子。
本报告将对燃料电池用全氟磺酸膜市场进行调查和分析。
市场规模根据调查结果，燃料电池用全氟磺酸膜市场在过去几年持续增长。
由于政府环保政策的支持和市场对清洁能源的需求增加，燃料电池技术得到了广泛关注。
全氟磺酸膜作为关键材料，在燃料电池市场占据重要地位。
预计未来几年内，燃料电池用全氟磺酸膜市场将继续保持稳定增长。
市场驱动因素1.政府环保政策的推动：随着环境污染问题的加剧，各国政府相继出台环境保护政策，推动清洁能源技术的发展，燃料电池用全氟磺酸膜作为环保材料在市场上得到了迅速发展。
2.能源需求多样化：传统燃料资源的稀缺性和不可再生性使得人们对新能源的需求日益增加。
燃料电池作为一种高效能源转换方式，具有比传统燃料更为环保和可持续的特点，因此被广泛应用。
3.技术进步：在全氟磺酸膜的材料制备和性能改进方面，持续的技术创新不断推动着市场的增长。
不断提升的效率和降低的成本使得燃料电池用全氟磺酸膜在市场上更加具有竞争力。
市场挑战因素1.高成本：燃料电池用全氟磺酸膜的制备成本较高，主要原因是材料的纯度和稳定性要求高，生产工艺复杂。
高成本限制了燃料电池技术的规模应用。
2.材料稳定性：全氟磺酸膜在高温下易发生降解，影响燃料电池的使用寿命和性能。
提高全氟磺酸膜的热稳定性是当前的研究重点之一。
3.竞争压力：全氟磺酸膜市场存在着多个竞争厂商和产品，市场竞争激烈。
技术、性能和价格的竞争是厂商们需要面对的挑战。
市场前景与发展趋势在未来几年内，燃料电池用全氟磺酸膜市场有望继续保持稳定增长。
以下是市场的发展趋势： 1. 技术改进：随着科学技术的进步和材料研究的深入，全氟磺酸膜的性能将得到有效改善，提高其热稳定性和使用寿命。
短侧链全氟磺酸膜材料
短侧链全氟磺酸膜材料短侧链全氟磺酸膜材料的研究近年来受到了广泛关注。
这种膜材料具有很多优良的特性，如高温稳定性、高化学稳定性、低摩擦系数、低表面能、极好的隔离性能等。
因此，短侧链全氟磺酸膜材料在许多领域有着广泛的应用前景。
短侧链全氟磺酸膜材料主要由短侧链全氟磺酸聚合物制备而成。
聚合物的短侧链结构使得这种膜材料具有高度的机械强度和热稳定性。
此外，全氟磺酸基团的引入使得这种膜材料具有很好的阻隔效果，能够有效地隔离水分子和其他不同尺寸的分子。
这些特性使得短侧链全氟磺酸膜材料具备在气体分离、水处理、电池和传感器等领域的广泛应用潜力。
在气体分离领域，短侧链全氟磺酸膜材料可以通过选择性渗透的方式从混合气体中分离出有价值的气体组分。
由于其优异的阻隔性能和高选择性，短侧链全氟磺酸膜材料在水合物气体分离、CO2捕获和甲烷储存等方面具有很大潜力。
在水处理领域，短侧链全氟磺酸膜材料可以被用作膜分离技术中的过滤膜。
它可以有效地去除水中的有机物、重金属离子和微生物等污染物，从而提高水质。
此外，由于其低表面能和低摩擦系数，短侧链全氟磺酸膜材料在自清洁和防污染方面也具有很大优势。
在电池领域，短侧链全氟磺酸膜材料可用作离子交换膜。
它可以将正负离子分隔开，从而实现电池内的电荷传递。
由于其高温稳定性和优异的化学稳定性，短侧链全氟磺酸膜材料可以应用在高温燃料电池、锂离子电池、超级电容器等领域，以提高电池的性能和稳定性。
此外，短侧链全氟磺酸膜材料还可以用于传感器领域。
由于其高选择性和敏感性，短侧链全氟磺酸膜材料可以用于制备气体传感器、湿度传感器、温度传感器等。
这些传感器可以在环境监测、医疗诊断和工业控制等领域发挥重要作用。
总之，短侧链全氟磺酸膜材料具有很多优良的特性，可广泛应用于气体分离、水处理、电池和传感器等领域。
随着对这种膜材料研究的深入以及制备技术的进步，相信短侧链全氟磺酸膜材料将会在未来发展出更多的应用和潜力。
一种全氟磺酸的制备方法
一种全氟磺酸的制备方法
全氟磺酸的一种制备方法如下：
材料：
- 氟磺酸铵（NH4SO3F）
- 三氟化硼（BF3）
- 具有较高腐蚀抗力的反应容器和设备
步骤：
1. 在反应容器中添加适量的氟磺酸铵（NH4SO3F）。
2. 在混合反应物的过程中，以适量的三氟化硼（BF3）作为催化剂。
3. 加热反应容器，在高温下进行反应。
反应温度通常在100至200之间。
4. 持续搅拌反应物，以保持混合均匀。
5. 反应约持续数小时至数十小时。
在反应过程中，观察反应物的状态变化。
6. 反应完全后，冷却反应容器至室温。
7. 将反应容器中的产物进行分离和纯化，可使用适当的技术和方法，例如蒸馏、结晶等。
8. 最终得到纯净的全氟磺酸。
需要注意的是，制备全氟磺酸的过程需要在相应的实验条件下进行，并且需要注意安全防护措施。
此外，全氟磺酸属于有害化学物质，应妥善处理废弃物和废液，
遵循相关法规和方法进行处理。
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短侧链全氟磺酸膜材料
短侧链全氟磺酸膜材料是一种具有许多出色性能的高性能材料。
它是
由短侧链全氟磺酸聚合物制成的薄膜，通过特殊的制备方法可以获得均匀、致密和平滑的膜层。
这种材料在化学品耐性、电子学、膜分离、储能等领
域具有广泛的应用前景。
首先，短侧链全氟磺酸膜材料具有出色的化学品耐性。
它可以耐受各
种强酸、强碱等化学物质的侵蚀，因此可以作为防腐涂料、膜分离材料等
用于一些极端环境下的应用。
比如，在储能领域，短侧链全氟磺酸膜材料
可以作为电池隔膜，可以有效地提高电池的化学品稳定性和循环寿命。
其次，短侧链全氟磺酸膜材料具有优异的电子学性能。
由于其结构中
含有短侧链全氟磺酸基团，这种膜材料具有很高的电离度和导电性能，比
一般的有机膜材料更优越。
因此，它可以应用于电纺丝、柔性显示器、有
机电容器等领域。
此外，短侧链全氟磺酸膜材料还具有出色的热稳定性和
机械强度，可以在高温和高压环境下保持其性能稳定性。
此外，短侧链全氟磺酸膜材料还具有优异的膜分离性能。
它具有高通
透性、高选择性和抗污染能力强等特点，可以应用于气体分离、液体过滤、水处理等领域。
短侧链全氟磺酸膜材料的薄膜结构可以有效地隔离不同大
小和形状的分子，进而实现高效和精确的分离过程。
因此，在环保和能源
领域，尤其是在水资源和气体资源短缺的情况下，短侧链全氟磺酸膜材料
具有重要的应用前景。
综上所述，短侧链全氟磺酸膜材料是一种具有广泛应用前景的高性能
材料。
它具有出色的化学品耐性、优异的电子学性能和卓越的膜分离性能。
这使得它在防腐涂料、储能、电子器件、膜分离、水处理等众多领域具有
重要的应用前景。
随着科学技术的不断进步，短侧链全氟磺酸膜材料的性能还将得到进一步的提升和应用拓展，为各个领域的发展和进步做出更大的贡献。