磺化聚醚醚酮具有强度高,选择渗透性好的特点,有望成为大规模使用的非氟质子交换膜材料。但高质子电导率带来的强度降低等问题限制了其商业化应用。一般认为,改性之后的纤维有助于在质子交换膜内形成连续的质子传输通道,能够同时提高质子交换膜电导率和力学强度。聚丙烯腈纤维强度高,易制备等特点,将聚丙烯腈纤维水解改性,使其表面具能与亲水性的羧基,能提高其与磺化聚醚醚酮的界面结合能力。通过改性使聚丙烯腈纤维表面带氨基酸和氨基,探究纤维不同状态对复合膜性能的影响。研究内容具体如下:首先,探究聚丙烯腈纤维合成条件与改性纤维对复合膜的影响。探究静电纺丝聚丙烯腈纤维的合适条件,用SEM观察纤维形态作为评价指标。然后进行水解实验,控制水解温度,改变水解溶液的浓度和水解时间,通过纤维和复合膜的状态进行综合评价,得到合适的改性条件。实验发现纤维含量越高,复合膜强度提高,但电导率下降。纤维水解程度提高纤维的电导率提升,但会降低强度。沿纤维方向上的质子电导率要比垂直测试时高10%左右,说明纤维与磺化聚醚醚酮的界面对质子传输有一定的帮助。其次,探究了氨基酸和二氨基化合物改性纤维对复合膜性能的影响。通过氨基酸和二氨基化合物对聚丙烯腈纤维表面改性,并制备复合膜。实验结果表明疏水性氨基酸性能下降最严重的,说明纤维表面的亲疏水状态对复合膜有一定的影响。二氨基化合物中,因为分子链相对规整,其结晶性高,复合接枝之后的复合膜效果变差。乙二胺的分子链段短,结晶差,改性后纤维复合膜的性能有所提高。