Preparation of proton conductive polymer electrolyte membrane with nanomatrix channel

纳米基质通道质子传导聚合物电解质膜的制备

基本信息

批准号：
22K05234
负责人：
山本祥正
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ゴム状高分子に由来する優れた柔軟性にプロトン伝導性が付与された高性能プロトン伝導性高分子電解質膜を創製することを目指し、グラフト共重合によりゴム状高分子粒子表面にプロトン伝導性高分子を固定化する検討を行った。ゴム状高分子として天然ゴムを用い、直径約1 μmの天然ゴム粒子が水に分散したラテックスの状態でゴム粒子表面にプロトン伝導性高分子を固定化するための検討を行った。天然ゴムラテックスは、尿素と界面活性剤で処理した後、遠心分離により洗浄することで精製した脱タンパク質化天然ゴムラテックスを用いた。グラフト共重合は、4-スチレンスルホン酸を1.0 mol/kg-rubber、ラジカル開始剤としてt-ブチルヒドロペルオキシド/テトラエチレンペンタミンを0.033 mol/kg-rubber使用し、30℃で3時間攪拌することにより行った。得られた生成物のキャラクタリゼーションは、FT-IRにより行い、ポリ(4-スチレンスルホン酸)に由来するシグナルを確認した。生成物は水に24時間浸漬し、浸漬前後のポリ(4-スチレンスルホン酸)のシグナルの変化によりグラフト効率を評価した。4-スチレンスルホン酸のエステル化は、4-スチレンスルホン酸ナトリウムを銀塩に変換し、アセトニトリル中で臭化エチルと反応することにより行い、カラムクロマトグラフィーで精製することにより疎水性モノマーである4-スチレンスルホン酸エチルを得た。4-スチレンスルホン酸エチルのグラフト共重合は、上述の条件で行った。

我们的目标是创造一种高性能的质子传导聚合物电解质膜，该膜具有质子传导性以及源自橡胶类聚合物的优异柔韧性。我们研究了分子的固定化。使用天然橡胶作为类橡胶聚合物，我们研究了质子传导聚合物在胶乳状态下在橡胶颗粒表面的固定化，其中直径约1μm的天然橡胶颗粒分散在水中。所使用的天然橡胶胶乳是通过用尿素和表面活性剂处理然后通过离心洗涤来纯化的脱蛋白天然橡胶胶乳。对于接枝共聚，使用1.0mol/kg-橡胶的4-苯乙烯磺酸和0.033mol/kg-橡胶的叔丁基过氧化氢/四亚乙基五胺作为自由基引发剂，并在30℃下搅拌3小时。通过FT-IR对所得产物进行表征，确认了来自聚(4-苯乙烯磺酸)的信号。将产品在水中浸泡24小时，通过浸泡前后聚4-苯乙烯磺酸信号的变化来评价接枝效率。 4-苯乙烯磺酸的酯化反应是将4-苯乙烯磺酸钠转化为银盐，与溴乙烷在乙腈中反应，经柱层析纯化，得到疏水性单体4.-苯乙烯磺酸乙酯。 4-苯乙烯磺酸乙酯的接枝共聚在上述条件下进行。