基本介紹
- 中文名：全氟磺酸樹脂
- 外文名：Nafion-H
- 簡介：最強固體超強酸
- 特點：耐熱性能好、化學穩定性等
- 套用：現代氯鹼工業及燃料電池
基本概述,主要反應,性能及後處理,熱熔融加工性能,熱穩定性,後處理,
基本概述
一般是將帶有磺酸基的全氟乙烯基醚單體與四氟乙烯進行共聚，得到全氟磺酸樹脂。由於Nafion-H分子中引入電負性最大的氟原子，產生強大的場效應和誘導效應，從而使其酸性劇增。與液體超強酸相比，用作催化劑時，易於分離，可反覆使用。且腐蝕性小，引起公害少，選擇性好，容易套用於工業化生產。
全氟磺酸樹脂的三相微觀結構
全氟磺酸樹脂的三相微觀結構全氟磺酸樹脂的三相微觀結構如右圖，全氟磺酸樹脂是一種離聚物，形成一種有序的三相微觀結構，其氟碳主鏈形成憎水的主體，磺酸基團成為親水的離子簇，介於這兩相之間是界面區。含水的離子簇分散在樹脂的基體中，離子簇之間以通道相連，離子和水分子可以通過離子簇之間的通道進行傳遞。
主要反應
研究在95%乙醇中廢棄的全氟磺酸樹脂膜(簡稱PFSR)催化松香樹脂酸異構化反應，直接結晶分離樅酸的可行性。結果表明,在常壓加熱反應條件下，PFSR能夠較好地催化松香樹脂酸的異構化反應；催化劑用量和反應溫度對樹脂酸異構化反應速度和異構反應平衡溶液中樅酸相對含量有較大的影響;在松香質量為20 g，溶劑體積為20 mL,PFSR用量為松香質量的20%，反應溶液沸騰溫度條件下反應5 h，樹脂酸異構反應達到平衡，樅酸相對含量高達78%；過濾分離回收催化劑後，將異構松香溶液直接冷卻結晶，析出樅酸粗產品，再在95%乙醇中重結晶提純3次，得到純度為95%、產率為35%的樅酸。
性能及後處理
熱熔融加工性能
全氟磺酸樹脂通常都是在加熱到熔融狀態後（一般溫度控制在160-230℃之間）進行擠塑成膜的，成單膜後還需加熱到軟化狀態進行複合和增強，所以作為全氟離子膜主要基體材料的全氟磺酸樹脂必須具有能熔融加工的性能。
和
形態的全氟磺酸樹脂不能適應熔融加工的要求，只有帶有末端基團為
的全氟磺酸樹脂適合熔融加工，基團本身不具有離子交換功能，它很容易通過與氫氧化鈉水溶液反應轉變成基團。
熱穩定性
全氟磺酸樹脂具有良好的熱穩定性，它可以在200℃左右的溫度下長時期保持穩定。起始分解溫度是指材料在受熱狀態下隨溫度上升其質量開始發生變化的溫度。一般取樣品質量減少達到1%時的溫度作為它的起始溫度。全氟磺酸樹脂起始溫度多在310℃以上。
後處理
對溶液聚合所得共聚物可採用降低溫度和加入水等其他溶劑的辦法降低其在介質中的溶解度，使之完全析出。由於在聚合過程中會產生一些熱不穩定的羧酸或醯氟型端基，同時也還會由於聚合過程中不可避免的一些鏈轉移作用存在少量的低聚物，因而與溶劑分離之後的聚合物不宜直接進行乾燥、造粒和加工，必須進行必要的端基穩定化處理，以得到高質量的聚合物。
