目前,市场上主流的质子交换膜是美国Dupont公司生产的Nafion膜,由磺酸型全氟高分子链组成,具有非常高的质子电导率和稳定性。但是由于价格昂贵和制备工艺复杂,在一定程度上限制了它在燃料电池中的广泛应用。因此,开发高性能的新型质子交换膜材料用来取代Nafion膜具有重要的理论意义和现实意义。本论文首先采用聚偏氟乙烯和三氟氯乙烯的共聚物作为大分子引发剂,通过原子转移自由基接枝法,以主链上的氯原子为引发点,将苯乙烯单体接枝到大分子链上,再对接枝的苯乙烯单元进行磺化,通过控制磺化反应的时间来控制磺化度,制备了一系列的磺化离聚体。通过红外、核磁、热重分析仪等测试对磺化的接枝聚合物进行表征;并观察磺化接枝聚合物质子交换膜在不同湿度空气下的质子电导率,来分析其在质子交换膜燃料电池应用上的可能性。通过改变反应温度、反应时间、配体体系,并综合接枝率、产物提纯难度及实验效率等诸多因素,确定了反应温度为120℃时、反应时间为72h时是最佳实验条件。由于三氟氯乙烯的引入,碳氯键相较于碳氟键更加容易打开,游离的氯离子与亚价铜离子结合形成盐,高聚物则形成大分子自由基,在此条件下接枝率在50%以上,因此比纯PVDF体系要高出很多。通过改变单体的投入量,合成出了侧链长度不同的接枝共聚物。通过溶液浇筑法将磺化后的产物制备成膜后,观察膜在水中的形变和吸收,发现质子交换膜的磺化度越高,对应的形变和吸收率也越高,当接枝侧链长度达到25个苯乙烯时,膜的力学性能也呈现明显下降。我们综合膜的强度、形变和质子电导率,发现接枝侧链长度在12个链段,磺化度100%的膜综合性能都非常好,质子电导率在常温下能够达到10-2S/cm的数量级,接近商业用Nafion膜的级别,同时有着更低的膜形变(吸水率30%,膨胀率2.6%)和更好的膜强度(23MPa)。