Полимерная композиция, обладающая ионной электрической проводимостью и пластичностью

(51) 08 3/10 (2006.01) 01 6/18 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ,ОБЛАДАЮЩАЯ ИОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ И ПЛАСТИЧНОСТЬЮ(57) Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к полимерным композитам, обладающим ионной проводимостью, которые могут использоваться в качестве пленочного твердого электролита для литиевых химических источников тока. Техническим результатом изобретения является расширение арсенала компонентов полимерных композиций, обладающих ионной электрической проводимостью,а также улучшенными эластичными свойствами. Технический результат достигается предлагаемой полимерной композицией,включающей полимерную основу и электропроводящее вещество - соль лития, но в отличие от известного используют в качестве полимерной основы алициклический полиимид при следующем соотношении компонентов в мас. алициклический полиимид(72) Искаков Ринат Маратович Николаева Евгения Сергеевна Курбатов Андрей Петрович Лепихин Максим Сергеевич Галеева Алина Кулбаевна Сивохин Владимир Владимирович Школьник Владимир Сергеевич Ахметов Тлеукен Зейникенович Кожахметов Серик Касымович(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Центр физикохимических методов исследования и анализа Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к полимерным композитам, обладающим ионной проводимостью, которые могут использоваться в качестве пленочного твердого электролита для литиевых химических источников тока. Известна полимерная композиция, обладающая ионной электрической проводимостью, содержащая полимерную основу и соль. Композиционная смесь для пленочного твердого электролита содержит(мас.) ацетат целлюлозы 88,0-97,0,ионопроводящую органическую соль замещенного тиапирилия - 3,0-12,0 и ацетон в качестве органического растворителя для изготовления пленки методом разлива (Патент на изобретение РФ 2075799,Композиционная смесь для приготовления пленочного твердого полимерного электролита, МПК Н 01 М 6/18, опубл. 20.03.1997 г.). Недостатками известной композиции являются относительно высокое содержание электропроводящей соли и невозможность получения эластичной пленки. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является полимерная композиция, содержащая в качестве полимерной основы сополимер ароматического полиимида и полиэтиленоксида, в качестве электропроводящего вещества - соль лития при следующем соотношении компонентов,мас. полиимид 39,0-35,0 полиэтиленоксид 60,0 соль лития 1,0-5,0 (( )//- 2010. - 55. - . 1380-1384). Для использования в литий-ионных аккумуляторах в качестве твердого полимерного электролита из этой композиции готовят полимерные пленки литьем раствора полимерной композиции на тефлоновый лист с последующим испарением растворителя в высоком вакууме в течение 12,0 часов при комнатной температуре. Предварительно полимерную композицию растворяют в тетрагидрофуране с добавлением соли лития. После формирования полимерных пленок изучают их характеристики, а именно эластичность и ионную электрическую проводимость. Ионную проводимость полученной полимерной пленки определяют при комнатной температуре методом импедансной спектроскопии между двумя электродами из нержавеющей стали в интервале частот 4,0-100,0 кГц,которая составляет 6,510-6 См/см. Эластичность полимерной пленки оценивают по пластичному удлинению, которое составляет 7,0. Недостатком этой композиции являются низкие ионная проводимость и эластичность при комнатной температуре. Задачей настоящего изобретения является разработка новой полимерной композиции,обладающей повышенной ионной электрической проводимостью и эластичностью. Техническим результатом изобретения является расширение арсенала компонентов полимерных композиций, обладающих ионной электрической проводимостью,а также улучшенными эластичными свойствами. Технический результат достигается предлагаемой полимерной композицией,включающей полимерную основу и электропроводящее вещество - соль лития, но в отличие от известного используют в качестве полимерной основы алициклический полиимид при следующем соотношении компонентов в масс.алициклический полиимид- 1,0-9,0 Заявляемое содержание соли лития в составе композиции (1,0 - 9,0 мас.) является оптимальным и обеспечивает ионную проводимость без разделения композиции на составляющие. При содержании соли лития менее 1,0 мас. заметной ионной электрической проводимости не наблюдается. Увеличение содержания соли лития выше 9,0 мас. приводит к расслоению смеси на отдельные составляющие. Предлагаемую полимерную композицию получают следующим образом алициклический полиимид растворяют в смеси растворителей. Полученную смесь, состоящую из 91,0 - 99,0 мас. алициклического полиимида в смеси растворителей,перемешивают при температуре 40,0 С в течение 1,0-1,5 ч до полного растворения полимера. К охлажденному до комнатной температуры раствору добавляют 1,0-9,0 мас. соли лития и тщательно перемешивают в течение 30,0-40,0 мин. Для формирования пленки массу полученной полимерной композиции разбавляют добавлением растворителя, еще раз хорошо перемешивают,разливают в формы и сушат при температуре 70 С в течение 4,0 часов до сухого остатка. Далее проводят термообработку полученной полимерной пленки при температуре 150-220 С. Ионную проводимость полученной полимерной пленки определяют при комнатной температуре методом импедансной спектроскопии между двумя электродами из нержавеющей стали в интервале частот 4,0 -100,0 кГц. Эластичность полимерной пленки оценивают по пластичному удлинению. Предлагаемое техническое решение иллюстрируется примерами. Пример 1. Полимерную композицию получают следующим образом алициклический полиимид растворяют в смеси растворителей. Полученную смесь, состоящую из 99,0 мас. алициклического полиимида в смеси растворителей, перемешивают при температуре 40 С в течение 1,0-1,5 ч до полного растворения полимера. К охлажденному до комнатной температуры раствору добавляют 1,0 мас. соли лития и тщательно перемешивают в течение 30,0 - 40,0 мин. Для формирования пленки массу полученной полимерной композиции разбавляют добавлением растворителя, еще раз хорошо перемешивают, разливают в формы и сушат при температуре 70 С в течение 4,0 часов до сухого остатка. Далее проводят термообработку полученной полимерной пленки при температуре 150-220 С. Ионную проводимость полученной полимерной пленки и ее эластичность определяют аналогично прототипу. Ионная электрическая проводимость приготовленной полимерной пленки составляет 3,510-6 См/см при комнатной температуре. Эластичность полученной полимерной пленки оценивают по пластичному удлинению, которое составляет 11,0. Пример 2. Полимерную композицию,содержащую 95,5 мас. алициклического полиимида, 4,5 мас. соли лития готовят аналогично примеру 1. Ионная электрическая проводимость приготовленной полимерной пленки составляет 1,010-5 См/см при комнатной температуре, пластичное удлинение составляет 12,0. Пример 3. Полимерную композицию,содержащую 91,0 мас. алициклического полиимида, 9,0 мас. соли лития готовят аналогично примеру 1. Ионная электрическая проводимость приготовленной полимерной пленки составляет 9,810-6 См/см при комнатной температуре, пластичное удлинение составляет 11,0. Использование алициклического полиимида позволяет получить композицию более эластичную,чем на основе ароматического полиимида, а особенности его строения позволяют получить в комбинации с солью лития значение электропроводности более высокие, чем у прототипа. Пленки,получаемые из предлагаемой композиции, характеризуются более высокой эластичностью и электропроводностью по сравнению с прототипом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Полимерная композиция,обладающая повышенной ионной электрической проводимостью и пластичностью, состоящая из полимерной основы и электропроводящего вещества - соли лития,отличающаяся тем, что в качестве полимерной основы используют алициклический полиимид при следующем соотношении компонентов в мас. алициклический полиимид