Введение 3
Глава 1. Общие сведения о полимерных электролитах и полимерах 5
1.1 Классификация полимерных электролитов 5
1.2 Композиционные материалы 7
1.3 Ион-молекулярные взаимодействия в системах полимер-соль 8
1.4 Фазовые состояния и структуры полимеров 13
1.5 Стеклообразные состояния полимеров 16
1.6 Релаксационные переходы в стеклообразных полимерах 18
1.7 Молекулярная подвижность и свободный объем в стеклообразных
полимерах 21
1.8 Метод конформационных зондов 24
Глава 2. Экспериментальная часть 29
2.1 Объекты исследования 29
2.2 Методика эксперимента 30
2.3 Принцип действия ИК-Фурье-спектрометра 31
Глава 3. Результаты и обсуждение 37
Заключение 44
Список литературы
Твердые полимерные электролиты весьма перспективны и привлекают особое внимание в связи с широким применением в качестве электрохимических систем, таких как топливные элементы, электролизеры, литиевые аккумуляторы. Традиционные электропроводящие полимерные материалы представляют собой композиции на основе различных полимеров и электропроводящих наполнителей (сажа, графит, углеродные, металлические и металлизированные волокна, металлическая пудра). Такие проводящие полимеры называются полимерами с внешней проводимостью и имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих возможности их применения. Электропроводящие полимеры с внутренней проводимостью - это молекулярные системы с ионной проводимостью, аналогичные по механизму проводимости общеизвестным проводникам.
Твердые полимерные электролиты представляют собой растворы солей в полимерной матрице, выступающей в качестве макромолекулярного растворителя. Таким макромолекулярным растворителем могут выступать полимерные композиты с использованием полиэтиленгликоля.
Полиэтиленгликоль широко применяется при производстве аккумуляторов в качестве основы для проводников ионов в литий-полимерных элементах; используется при концентрировании осадков для угольной пыли; в машиностроении он используется в гидравлических жидкостях в качестве загустителя и агента для уменьшения гидродинамического сопротивления.
При создании твёрдого полимерного электролита для топливных элементов необходим учет влияния различных физических факторов на электрическую проводимость, в том числе влияние тепловой подвижности отдельных фрагментов полимерной цепи и образование каналов для транспорта ионов.
Цель данной работы - Изучение конформационной динамики и распределения свободного объема в полиэтиленгликоле по данным инфракрасного спектроскопического метода конформационных зондов.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: подбор конформационных зондов с разными активационными объемами, которые позволяют изучать локальную динамику различных фрагментов макромолекул; экспериментальное исследование ИК-спектров зондов, внедрённых в полиэтиленгликоль, в температурном интервале 300-100 К; обработка ИК-спектров, выделение аналитических конформационно- чувствительных полос поглощения зондов; определение температур замораживания конформационных переходов молекул зондов в полиэтиленгликоле; определение величины эффективного объема при комнатной температуре.
1. Исследована локальная динамика и распределение свободного объема полиэтиленгликоля ИК-спектроскопическим методом конформационно-неоднородных зондов.
2. Получены температуры замораживания конформационной подвижности зондов в полиэтиленгликоле.
3. По зависимости эффективных размеров подвижных дырок от температуры определена величина эффективного объема при комнатной температуре.
