磺化聚醚砜——优良的膜材料

发布日期:2023/11/15 11:45:02

背景

聚醚砜（PES）是一种含有芳香环的高聚物，其具有很好的力学性能、高的热稳定性、好的抗水解作用和化学稳定性。但是，单一组分的PES膜在使用过程中由于亲水性较差，容易吸附有机污染物，导致通量下降较快，且通量恢复性较差，这些缺陷限制了PES的应用。

研究发现，在PES引入合适的化学基团可对其进行物理化学方面的改性，从而改善膜在实际应用中的水通量、机械稳定性、化学稳定性以及抗污染性能。将聚醚砜（PES）进行磺化即可得到磺化聚醚砜（SPES），已广泛应用于燃料电池，废水处理，生物医药等膜材料领域中。本文将简要介绍磺化聚醚砜的一些应用。

聚醚砜

燃料电池用质子交换膜

质子交换膜是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的核心组成，是一种选择透过性膜，主要起传导质子绝缘电子、分割氧化剂与还原剂的作用，其性能和寿命直接决定电池的性能和寿命。目前商业化的全氟磺酸型质子交换膜材料存在成本高、无法高温操作等缺点，因此，开发新型的低成本、高性能质子交换膜成为研究的热点。李东升等人^[1]以 4,4'-二氯二苯砜 (DCDPS)，4,4'-二羟基联苯(BP)，3,3'-二磺酸钠-4,4'二氯二苯砜（SDCDPS）和 1,1-双（4-羟苯基）-1-苯基乙烷（PhBPA）为原料，NMP 为溶剂，无水 K2CO3 为催化剂，经 160℃反应 4 小时，190℃反应 15小时无规共缩聚反应后，成功地合成了一系列具有不同磺化度的磺化聚醚砜。

反渗透膜

万莹等人^[2]采用后磺化法，制备了酚酞型磺化聚醚砜。已磺化聚醚砜（SPES）与聚乙烯醇（PVA）为分离层原料，采用刷涂法，成功制备了SPES-PVA复合反渗透膜材料。SEM结果显示，所制备的复合反渗透膜，表面平整，无缺陷，分离层的厚度约为350nm。PVA分子链中的羟基能与SPES分子链中的磺酸基发生相互作用形成氢键，使分子链排列得更加紧密，从而提高了膜的截盐率与耐氯性。