本论文以质子交换膜燃料电池中的质子交换膜材料为研究背景,利用聚芳醚砜的物理化学特性,采用磺化单体直接缩聚的方法合成了在芳香主链上含有不同侧基的系列磺化聚芳醚砜,并对其进行了表征。首先对聚合物的热力学行为和溶解性进行了研究,表明该系列聚合物具有好的热力学稳定性和溶解性:而又对膜进行了吸水率、水脱附系数、离子交换容量、质子传导率、甲醇渗透系数的测试,由于它们相互间结构的相似性和可比性,发现随着磺化度的增加,聚合物的各项性能呈规律性变化,且在相同磺化度下,由于其侧基体积不同,影响了聚合物链段的排列,导致叔丁基型磺化聚芳醚砜的溶解性、质子传导率高于其它系列。但由于其反应活性较低,反应时间较长限制了其应用。为了缩短反应时间,同时引进聚醚酮的优点,分别用二氟二苯酮和二氟三苯二酮替代二氯二苯砜,合成了不同磺化度的磺化聚芳醚酮砜和磺化聚芳醚酮酮砜两个系列聚合物。为了比较在相同磺化度下,磺酸基团在聚合物主链上位置的不同对膜性能的影响,我们通过原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)对膜的形态进行了研究,建立了形态与性能之间的关系。磺化聚芳醚酮砜系列膜在综合性能上表现优异,但由于高质子传导率下膜的溶胀较大,严重影响了膜的机械性能,而且在高温时(>100℃)由于失水而导致质子传导率急剧降低。为了利用磷钨酸自身的导电性和热稳定性,选择磺化度为0.8的磺化聚芳醚酮砜与不同含量的磷钨酸复合来提高膜的质子传导性能和降低膜的溶胀。红外光谱和扫描电镜证明磺化聚芳醚酮砜中磺酸基团和磷钨酸分子之间形成了强烈的氢键,磷钨酸粒子能够均匀、稳定地存在于磺化聚芳醚酮砜共聚物的基体中。同时由于磷钨酸粒子中结晶水的存在而使膜在高温时有更高的质子传导率。