磺化聚醚醚酮〔Sulfonated Poly(ether ether ketone),簡稱SPEEK〕是一種具有優秀性能功能性聚合物,其分子結構基于聚醚醚酮〔Poly(ether ether ketone),簡稱PEEK〕。PEEK是一種性能很好熱塑性工程塑料,而通過于主鏈上引入磺酸基團〔SO?H〕,SPEEK不僅保留了PEEK基本特性,還賦予其更大量用途,特別是于質子交換膜燃料電池〔PEMFC〕、電化學器件還有水處理行業。
基本結構
SPEEK主鏈結構和PEEK相同,由交替苯環、酮基構成。其重復單元可以表示為:
\ \left C_6H_4COC_6H_4 \right_n \
其中,n代表聚合度。而于SPEEK中,部分或全部苯環上氫原子被磺酸基〔SO?H〕取代,形成磺化側鏈。根據磺化程度不同,SPEEK可以分為不同類型結構,通常用“SO?H占苯環取代基比例”來描述,如25%、50%、75%。
例如,當每個苯環上有兩個氫被磺酸基取代時,對應化學結構可簡化表示為:
\ \left C_6H_3(SO?H)COC_6H_3(SO?H) \right_n \
這種結構設計使SPEEK兼具優良機械強度、化學穩固性,和此同時含優良離子傳導能力。
特點和優勢
SPEEK結構使其含以下顯著特點:
1. 高耐熱性:SPEEK繼承了PEEK耐高溫性能,于200℃以上環境中依然保持穩固。
2. 優秀化學穩固性:對酸堿環境有很強抵抗能力。
3. 優良離子傳導性:磺酸基存于使其作為一種優秀質子導體材料。
4. 易加工性:可通過注塑、擠出方式成型。
SPEEK結構式是其性能基礎,通過調控磺化程度,可以滿足許多特殊用途需求。這一材料研究和發展,正于推動清潔能源技術進步。
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