磺化聚醚醚酮〔Sulfonated Poly(ether ether ketone),简称SPEEK〕是一种具有优秀性能功能性聚合物,其分子结构基于聚醚醚酮〔Poly(ether ether ketone),简称PEEK〕。PEEK是一种性能很好热塑性工程塑料,而通过于主链上引入磺酸基团〔SO₃H〕,SPEEK不仅保留了PEEK基本特性,还赋予其更大量用途,特别是于质子交换膜燃料电池〔PEMFC〕、电化学器件还有水处理行业。
基本结构
SPEEK主链结构和PEEK相同,由交替苯环、酮基构成。其重复单元可以表示为:
\ \left C_6H_4COC_6H_4 \right_n \
其中,n代表聚合度。而于SPEEK中,部分或全部苯环上氢原子被磺酸基〔SO₃H〕取代,形成磺化侧链。根据磺化程度不同,SPEEK可以分为不同类型结构,通常用“SO₃H占苯环取代基比例”来描述,如25%、50%、75%。
例如,当每个苯环上有两个氢被磺酸基取代时,对应化学结构可简化表示为:
\ \left C_6H_3(SO₃H)COC_6H_3(SO₃H) \right_n \
这种结构设计使SPEEK兼具优良机械强度、化学稳固性,和此同时含优良离子传导能力。
特点和优势
SPEEK结构使其含以下显著特点:
1. 高耐热性:SPEEK继承了PEEK耐高温性能,于200℃以上环境中依然保持稳固。
2. 优秀化学稳固性:对酸碱环境有很强抵抗能力。
3. 优良离子传导性:磺酸基存于使其作为一种优秀质子导体材料。
4. 易加工性:可通过注塑、挤出方式成型。
SPEEK结构式是其性能基础,通过调控磺化程度,可以满足许多特殊用途需求。这一材料研究和发展,正于推动清洁能源技术进步。
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