醌胺聚合物的合成及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、醌胺聚合物(PAQ)是一類新型功能高分子材料.本文在總結(jié)了國(guó)內(nèi)外PAQ的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,對(duì)PAQ的溶液聚合法和微波固相合成法及其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究.應(yīng)用溶液聚合法由對(duì)苯醌與鄰苯二胺、對(duì)苯二胺、聯(lián)苯胺和己二胺反應(yīng),合成了四種不同結(jié)構(gòu)的PAQ.采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)的方法,考察了原料配比、氧化劑用量、溶劑用量、反應(yīng)溫度和時(shí)間對(duì)聚合轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物特性粘度的影響,獲得了優(yōu)化的反應(yīng)條件.如對(duì)苯醌與對(duì)苯二胺反應(yīng)的最佳條件為:對(duì)苯醌:對(duì)

2、苯二胺=3:1(mol),氧化劑FeCl<,3>用量為3 mol/mol對(duì)苯二胺,四氫呋喃溶劑用量為12 mL/0.01mol原料,反應(yīng)溫度70℃,反應(yīng)時(shí)間3h.在此條件下,轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.3﹪.為改善溶液聚合法工藝復(fù)雜、成本較高等問(wèn)題,采用微波輻射的方法進(jìn)行醌胺固相聚合,研究了微波照射的功率、時(shí)間和方式對(duì)反應(yīng)的影響,探討了聚合反應(yīng)和微波作用的機(jī)理.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)苯醌與對(duì)苯二胺進(jìn)行微波聚合的最佳條件為:對(duì)苯醌:對(duì)苯二胺=1:1(mol

3、),無(wú)氧化劑,490 W功率的微波間歇照射共30 min,間隔時(shí)間5 min;在此條件下的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為82.7﹪.微波固相聚合工藝可以加快反應(yīng)速度,省去溶劑和氧化劑,并且后處理簡(jiǎn)單,為PAQ的合成提供了一條簡(jiǎn)潔、高效、節(jié)能的新途徑.對(duì)聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)采用紅外、紫外光譜等手段進(jìn)行表征,還測(cè)試了PAQ的溶解性,用熱重和差熱分析研究了PAQ的熱穩(wěn)定性,并用電子自旋共振波譜測(cè)試其電荷轉(zhuǎn)移性能.采用循環(huán)伏安法、單電極恒流放電和電池恒流充放電等測(cè)試手

4、段,研究了對(duì)苯醌-對(duì)苯二胺聚合產(chǎn)物的電化學(xué)性能.結(jié)果表明,循環(huán)伏安曲線上出現(xiàn)對(duì)稱的氧化還原峰,在相同的測(cè)試條件下,微波法產(chǎn)物相對(duì)于溶液法產(chǎn)物電化學(xué)活性更強(qiáng),接受電荷的容量更大,循環(huán)穩(wěn)定性和產(chǎn)品性能的重現(xiàn)性也更好.這表明微波固相法合成的產(chǎn)物在電化學(xué)性能方面優(yōu)于溶液聚合法的產(chǎn)物.對(duì)苯醌-對(duì)苯二胺聚合物與金屬鋰組裝成的模擬電池的恒流充放電效率最高達(dá)92.7﹪,比容量約為41 mA·h·g<'-1>,比能量約為98 mW·h·g<'-1>.因此