ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТЫ НА ОСНОВЕ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ из "Фторопласты" Основным типом катионных ионообменных смол являются полиэлектролиты, получаемые на основе полистирол — дивинил-бензольных сульфированных полимеров. В 1950-х гг. катионообменные смолы начали применяться в качестве мембран при электродиализе (для очистки-различных растворов) и в топливных элементах. Использование катионообменных мембран в топливных элементах химических источников тока выявило острую необходимость создания новых, полиэлектролитов, обла дающих высокой термостойкостью и стойкостью к окислителям. Естественно, что химики прежде всего обратились к классу фторсодержащих полимеров, известному своей непревзойденной стойкостью к химическим реагентам и высокой теплостойкостью, и, прежде всего к фторированным аналогам полистиролсульфо-кислоты. Был разработан способ получения поли-а,р,р -трифтор-стирола, его сульфирования и сшивания [1J. Оказалось, что такие катионообменные мембраны резко превосходят по термо-и химической стойкости обычные мембраны и пригодны для использования их в водород-кислородных топливных элементах источников тока. [c.178] Следующим этапом в создании полиэлектр олитов, способных работать в-жестких условиях, явилась разработка фирмой Дюпон в начале 1960-х гг. полностью фторированных полимеров с сульфогруппами [2]. Уже в начале 1970-х гг. на основе перфторированных катионообменных мембран были созданы топливные элементы, эксплуатируемые более 30000 ч при 82 °С и плотности тока 130 мА/см. Кроме того, предполагается дальнейшее улучшение характеристик топливных элементов за счет повышения рабочей температуры до 150 °С [3]. [c.178] Использование мономеров с сульфонилфторидными группами, а не кислотными, позволяет легче достичь требуемой молекулярной массы полимера. Кроме того, такие полимеры можно рекомендовать для получения пленки экструзией. [c.179] Сополимеры тетрафторэтилена с перфторвинилсульфонил-фторидами содержат от 0,2 до 50% (мол.) сульфонилфторида в зависимости от условий получения и назначения конечного продукта. В качестве третьего компонента при сополимериза-ции может участвовать гексафторпропилен или перфторметил-виниловый эфир. В этом случае при невысоком содержании сульфонилфторида (0,2—5%) полимер легче перерабатывается. [c.180] Количество групп сульфокислоты в полимере характеризуется по эквивалентной массе (ЭМ) — массе полимера в граммах, содержащей 1 г-экв ионов Н+. По опубликованным данным, ЭМ сополимеров ТФЭ с простым трифторвинилсульфонил-фторидом была не менее 1,4-10 , что соответствует очень низкому содержанию кислоты в сополимере. ЭМ сополимеров, пригодных для ионообменных мембран, должна быть в пределах 0,9-10 — 4-10 (преимущественно 1 10 — 2-10 ). Такие полимеры легко получаются при сополимеризации ТФЭ с пер-фторвиниловым эфиром сульфонилфторида. [c.180] Механические и электрические свойства ионообменных сополимеров зависят от количества ионогенных групп в сополимере. Группы SO3H придают полимеру способность смачиваться водой, что приводит к набуханию полимера в воде и приобретению им электропроводности. [c.180] Указанная мембрана претерпевает незначительные изменения после выдержки в течение 3 мес. при 100 °С в 2М растворе СгОз и ЗМ растворе Н2504, она не изменяется при действии 5 н. раствора КОН при 100 °С в течение 3 мес. [c.181] Ионообменные мембраны могут быть усилены путем введения таких инертных наполнителей, как асбест, ПТФЭ и др. [24]. [c.182] Мембраны могут быть дублированы пористыми подложками и, что наиболее предпочтительно, ткаными сетками из ПТФЭ [25]. [c.182] В СССР разработана катионообменная перфторированная мембрана МФ-4СК, обладающая высокой ионной проводимостью (pv менее 20 Ом-см), механической прочностью и эластичностью (рисунок) [26]. [c.182] Зависимость удельного объем- ного сопротивления (1) водопоглощения (2) мембраны МФ-4СК от содержания групп 50зН. [c.182] Вернуться к основной статье