星型嵌段共聚物基连通离子相筹质子交换膜及其传导性能

以八官能度倍半硅氧烷(BCP-POSS)为引发剂, 用两步原子转移自由基聚合(ATRP)合成了以聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯为臂的星型POSS-(PMMA-b-PS)8嵌段共聚物。用后磺化方法制备具有相同磺化度的磺化杂化高分子POSS-(PMMA-b-SPS)8, 并用以制备了质子交换膜(PEM)。分析了在不同水合状态下两种PEM的传导率随着湿度的变化规律, 发现在同样低水合状态下具有较长SPS 链段的PEM其质子传导率较高; TGA分析结果表明, 两种PEM都具有高温保水性能和高的初始热分解温度; 用透射电子显微(TEM)和原子力显微镜(AFM)分析了不同嵌段比例PEM的微相结构, 发现具有较长SPS 链段的PEM有利于质子传导的两相连通的微相形貌; 用低场核磁共振分析仪测定了自旋-自旋弛豫时间T2和不同共聚物低水合状态下链段分子运动特性, 发现具有较长SPS链段的PEM有较狭长且连通性较好的微相分离形貌, 显示出较高的质子自旋扩散系数, 在低湿度环境下具有较高的质子传导率。