PAMAM-PEG-PAMAM的制备与性能研究

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聚合物电解质以其在锂离子电池、染料敏化太阳能电池等领域的潜在应用引起了人们关注。溶解在聚合物基体的载流子(离子和电子)借助高分子链段蠕动跨越能垒,这使得参与络合的活性位不断地发生移动或替换,载流子在电场下产生定向移动而导电,因此,体系的结晶性能和可迁移的载流子浓度直接决定了体系导电性能。如何降低聚合物的结晶度和增加体系载流子浓度是目前聚合物电解质的研究热点。本文采用迈克尔加成和酰胺化反应制备了一种线形-树枝状嵌段共聚物(PAMAM-PEG-PAMAM),并深入研究了树枝状部分的端基结构和数目对线形部分的晶体结构、结晶性能、热稳定性及流变性能的影响。通过原位交联木浆纤维素/1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液制备了纤维素基离子凝胶。采用扫描电子显微镜、热重分析、流变、力学拉伸及交流阻抗等测试,分析了纤维素基离子凝胶的微观形态﹑力学性能、电化学性能以及热稳定性能,研究结果将为制备高性能的聚合物电解质提供理论依据。本文取得的主要研究成果包括:1.将PEG双端氨基化,再利用迈克尔加成反应和酰胺化反应交替进行,合成出半代和整代的树枝状嵌段共聚物PAMAM-PEG-PAMAM。POM结果表明,随着PAMAM体积的增大,半代的嵌段共聚物的结晶形貌没有太大变化,而整代的嵌段共聚物随着代数的增加,尤其G3.0,G4.0 PAMAM-PEG-PAMAM的结晶形貌发生了很大的变化。2.随着嵌段共聚物代数的增加,末端体积的增大,尤其整代数的嵌段共聚物氢键作用的加强,熔点降低,整代数嵌段共聚物的熔点高于半代的,结晶速度也下降。XRD图中也显示出的峰位置不变,但结晶能力有很大的变化。3.嵌段共聚物的代数增加,热稳定性能下降。高剪切速率下半代的PAMAM-PEG-PAMAM粘度不随剪切频率的变化而变化,而整代数的PAMAM-PEG-PAMAM粘度随着剪切频率的增大而降低,即剪切变稀。4.所得交联型离子凝胶具有纳米多孔网状结构,其室温下交联型纤维素基离子凝胶的电导率高达6.3×10-3 S/cm,拉伸强度达9.6 MPa。另外,高温下离子凝胶也具有很好的强度,200 oC时的弹性模量为1.7×105 Pa,并且其具有良好的热稳定性,热分解温度为251.2 oC。此方法为制备高性能凝胶聚合物电解质提供了有效的途径。
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