聚醚聚氨酯型固体电解质的离子导电机理及结构、形态与性能研究

《聚醚聚氨酯型固体电解质的离子导电机理及结构、形态与性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、^海j：通大学博±掌m诗^聚醚聚氨酯型固体电解质的离子导电机理及结构、形态与性能研究摘要本文采用两步缩合反应合成了线型和不同交联度的微交联聚氨酯，以其作为聚合物固体电解质的基体，与不同的掺杂盐，如NaBr，NaNO。，NaCIO。，NaSCN，LiClO。，磺化富马酸二甲酯，不同分子量的磺化低聚醚，进行复合，制得了一系列新型的聚氨酯固体电解质。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、傅立叶变换拉曼光谱(FT—Raman)、核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、气相渗透计(vPO)、差示扫描量热仪(DSC)、动态力学谱(DMTA)、原子力显微镜分析(AFM)、扫描

2、电镜分析(SEM)、元素分析(EA)、INSTRAN电子拉力测试机、交流阻抗谱(CIA)等表征手段对多种不同组成的聚合物固体电解质的化学结构、离子一聚合物之间相互作用、微观形貌、力学性能、玻璃化转变温度、电学性能等进行了较为详细的研究。、，l研究结果表明：在聚氨酯中引入碱金属无机盐，可导致体系中软、硬段微区相混合程度增加，链段活动能力下降，玻璃化转变温度提高。在聚氨酯／盐体系中，聚氨酯链段中羰基和醚氧基团对碱金属阳离子有不同的络合活性，两者都参与电解质中离子传输过程。随着体系中盐含量的增加，碱金属离子优先与醚氧基发生络合，当载流子浓度达到较高水平后，与醚氧基的络合就

3、近饱和，则碱金属阳离子转而主要与羰基发生络合。本文基于聚氨酯／高氯酸钠体系的研究结果，提出了一种崭新的离子传导机理。在所研究的体系中，不仅无定形区域，而且无定形相与微晶相之间的界面区域都对离子电导有所贡献。在特定的掺杂盐浓^海交通^掌博±掌m{}i度下，体系在形貌上存在一个特殊的相转点，微晶区以纳米尺寸分散在无定形区域，此时，体系表现最小的离子迁移活化能和最高的离子电导率，而界面传导这时起着非常重要的作用。在聚氨酯／高氯酸锂复合物中，增塑剂的引入会导致体系玻璃化转变温度和力学性能有所下降，离子导电性能增加。在所研究的六种增塑剂碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、二乙二醇二甲醚、

4、N，N一二甲基甲酰胺、聚乙二醇400和丙三醇中，聚乙二醇400对聚氨酯／高氯酸锂复合物的增塑效果最好，该体系的室温电导率达到101S／cm～。在聚氨酯／离子化低聚醚磺酸钠复合体系中，随着掺杂的大分子有机盐分子量的增加，体系玻璃化转变温度下降，电导率上升。在中等温度(60℃)下，氧钠比为24的PU／SPE0800样品电导率达到10‘S／cm-1。此时大分子有机盐同时起到离子源和增塑剂的双重作用。其结构和含量对体系的玻璃化转变温度和电导率均有较大影响。、关键词：聚氨酯；聚合物固体电解质；离子导电机理；交联}、增塑剂；秣；离子电导率II^鼻14．^掌傅．女掌m*XSTUD

5、YoNT丑EIoNICCONDUCTIVEM哐CHANISM，STRUCTURE，MORPHOLOGYANDPROPERTIESOFPOLY(ETHERURETHANE)BASEDSOLIDELECTROLYTEABSTRACTInthispaper,linearandcross-finkedpoly(etherurethane)havebeensynthesizedsuccessfullythroughatypicaltwo-stepcondensationreaction．Andaseriesofnovelsolidpolymerelectrolytes，bas

6、edonthecomplexesoflinearandcross．1inkedpoly(etherurethane)anddifferentdopedsalt，suchasNaBr,NaN03．NaCIO毛NaSCN，LiCl04，sulfonateddimethylfnmarate，sulfonatedlow—molecular-weightpolyether,werepreparedusingsolution-casttechnique·GelPermeationChromatoyhy(GPC)，VapourPressureOsmameterⅣPO)，Eleme

7、ntAnalysis四A)，FouriertransformInfraredSpectroscopy(FT-IR)，FouriertransformRamanSpectroscopy伍T-Raman)，1HNuclearMagneticResonance(1H．NMR)，DifferentialScanningCalorimeter∞sc)，DynamicMechanicalAnalyzer(DMA)，InstronUniversalTestingSystem，AtomicForceMicroscopy(ArM)，ScanningElectronMicrosco