Полиионены на основе оксирановых соединений в качестве компонент жидких и полимерных электролитов для разных электрохимических устройств

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
67

ФИЗИКА. ХИМИЯ
2011. Вып. 1

УДК 547.233.4+541.136+661.77+544.275

О.М. Бурмистр, О.С. Свердликовская, М.В. Бурмистр, В.Х. Шапка

ПОЛИИОНЕНЫ НА ОСНОВЕ ОКСИРАНОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ 
В КАЧЕСТВЕ КОМПОНЕНТ ЖИДКИХ И ПОЛИМЕРНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ 
ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Исследована возможность применения полиионенов на основе оксирановых соединений в качестве компонент 
жидких и полимерных электролитов для разных электрохимических устройств нового класса (в литиевых батареях, конденсаторах, солнечных батареях). Установлено, что ионные жидкости на основе полиионенов термически стабильны до 83–2000С. Показано, что ионная проводимость полиионенов на основе оксирановых соединений составляет 10-2–10-3 Смcм-1. Установлена зависимость удельной проводимости полиионенов на основе 
оксирановых соединений от строения их катионной части, а также прямолинейная концентрационная зависимость эквивалентной проводимости водных растворов полиионенов на основе оксирановых соединений.

Ключевые слова: полиионены, оксирановые соединения, ионные жидкости, ионная проводимость, термическая 
стабильность.

Актуальными проблемами химии высокомолекулярных соединений являются уменьшение 

стоимости и экологическая чистота синтезированных мономеров, возможность создания на их основе 
полимерных материалов с высокой ионной проводимостью, поиск рациональных путей их применения в различных областях науки и техники.

С каждым годом возрастает количество исследований, посвященных синтезу и изучению фи
зико-химических свойств полимерных четвертичных аммониевых солей с четвертичным атомом азота в основной цепи полимера – полиионенов (ПИ). Основным способом синтеза ПИ является реакция 
третичных диаминов (ТДА) с дигалогенидами (ДГ). Используя широкий ассортимент ТДА и ДГ,
можно получить ПИ с заданным строением с разной плотностью заряда вдоль цепи полимера, а соответственно с разнообразными физико-химическими свойствами, которые определяют области их 
применения [1–3]. Перспективными соединениями для синтеза ТДА и ДГ является широкий ряд оксирановых соединений. Нами проведен синтез новых ПИ на основе оксирановых соединений [4; 5].

Такие полимеры обладают уникальным комплексом свойств и проявляют высокую эффектив
ность в различных химико-технологических процессах. В работах [4; 5] для установления взаимосвязи состав–структура–свойства синтезированных ПИ на основе оксирановых соединений нами были 
исследованы поведение, различного рода взаимодействия макромолекул и общие явления полимеров 
в водных и водно-органических растворах. Показана высокая эффективность синтезированных ПИ в 
водных и водно-органических растворителях. Проведены системные исследования возможности 
применения синтезированных ПИ в качестве добавок: в композиции триацетат целлюлозы для получения пленочных материалов [6]; в большинстве процессов, основой которых являются поверхностные явления, а именно при очистке сточных вод бытового и промышленного назначения, бурового 
промывного раствора от шлама и стабилизирующих буровых смесей [7].

На данном этапе развития современных технологий актуальным является исследование науч
но-технических проблем в электрохимии. В электрохимических процессах известно использование 
растворов твердых электролитов. Наиболее эффективными являются ионные жидкости (ИЖ), которые работают при комнатной температуре. В настоящее время особое внимание уделяют синтезу 
новых низкотемпературных, термостабильных ИЖ, работающих в диапазоне температур от –650С до 
+650С. Наиболее перспективным является использование ИЖ в процессах электроосаждения, очистки
и полировки металлов, в том числе металлов, которые невозможно нанести из водных растворов за 
счет их высокого потенциала осаждения; электроокисления и электровосстановления органических и 
неорганических соединений; в качестве компонент жидких и полимерных электролитов для разных 
электрохимических устройств нового класса: батарей и химических источников тока [8-11], в том 
числе топливных элементов [12; 13], конденсаторов [14], чувствительных солнечных ячеек [15-17].

Поэтому цель настоящей работы – исследование возможности использования новых ПИ на ос
нове оксирановых соединений в качестве компонент жидких и полимерных электролитов для электрохимических устройств нового класса (топливных мембран, литиевых батарей, солнечных элементов и т.д.).