Page 75 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 褚云晨，等: BPO 和 AIBN 作引发剂对阳离子交换膜性能的影响 ·61·

2.2 SEM 分析
取各引发剂添加量最大的 PVDF-2、PVDF-6 和
PVDF-8 阳离子交换膜为样品进行 SEM 分析，以便
更清楚地反映引发剂对膜结构的影响。图 1 为
PVDF-2、PVDF-6 和 PVDF-8 阳离子交换膜表面和
截面的扫描电镜图。

a、d—PVDF-2；b、e—PVDF-6；c、f—PVDF-8

图 1 PVDF-2、PVDF-6 和 PVDF-7 阳离子交换膜表面（a~c）和截面（d~f）扫描电镜图
Fig. 1 SEM images of surface (a~c) and cross sections (d~f) of PVDF-2, PVDF-6 and PVDF-8 cation exchange membranes

SEM 图表明，PVDF-2 离子交换膜表面平整， 加量最少的 PVDF-1、PVDF-3 和 PVDF-4 阳离子交
孔隙少；PVDF-6 离子交换膜表面粗糙多孔；PVDF-8 换膜进行 FTIR 分析。
离子交换膜表面也分布有较多孔隙，但其孔径比
PVDF-6 离子交换膜的孔径小。这是因为 PVDF-2
膜只含 BPO 引发剂，苯乙烯自聚交联与 PVDF 链
形成半互穿网络，得到的膜结构紧密。而 PVDF-6
膜只含 AIBN 引发剂，膜内没有形成致密的半互穿
网络结构。而 PVDF-8 膜同时含有 BPO 和 AIBN 引
发剂，BPO 的存在有效改善膜的结构形态，提高交
联度和致密度。从截面图中也可发现 PVDF-6 离子
交换膜内有很多椭圆状颗粒和丝状物，这些颗粒状

物质可能是苯乙烯与二乙烯基苯的接枝聚合物。膜
图 2 PVDF-1、PVDF-3 和 PVDF-4 阳离子交换膜傅里叶
内交联相稀疏松散，这是由于惰性 PVDF 聚合物与
红外光谱
苯乙烯-二乙烯基苯共聚物间较低的相容性产生相 Fig. 2 FTIR spectra of PVDF-1, PVDF-3 and PVDF-4 cation
分离。而 PVDF-2 离子交换膜截面致密，PVDF-8 exchange membranes

离子交换膜截面形貌介于 PVDF-2 和 PVDF-6 之间。 图 2 为 PVDF-1、PVDF-3 和 PVDF-4 阳离子交
其中 PVDF-2 和 PVDF-8 离子交换膜截面也存在少 换膜的傅里叶红外光谱图。图中 1008 cm –1 处为—
量椭圆状苯乙烯-二乙烯基苯共聚物颗粒，这说明引 SO 3 H 的吸收峰，说明磺酸基团成功引入 PVDF 离子
发剂含量较多时，会生成副反应产物。 交换膜。根据朗伯-比尔定律，分子中同一基团的数
2.3 FTIR 分析 目越多，则其特征吸收峰越强 [21] 。图中 839 和
为验证 PVDF 阳离子交换膜制备时发生的反 1401 cm 处为 C—F 的拉伸振动峰，且其吸收峰强
–1
应，通过傅里叶红外光谱分析膜结构特性。为避免 度排序为：PVDF-1>PVDF-4>PVDF-3，说明结构中的
引发剂过量影响红外光谱分析，故选取各引发剂添 C—F 依次减少，这正与前面对合成反应的分析对