Синтез, характеризация и свойства полипиролл-полиимидных композитов

• Автор: Левин, Кирилл
• Шифр специальности: 02.00.00
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Цинциннати
• Количество страниц: 214 с. : ил.

СИНТЕЗ, ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ И СВОЙСТВА ПОЛИПИРРОЛ/ПОЛИИМИДНЫХ композитов

Диссертация сдана в подразделение исследований и высшего образования

Университета Цинциннати

в качестве части выполнения требований

на получение степени

ДОКТОР ФИЛОСОФИИ

Факультет химической инженерии и материаловедения Инженерный колледж 2

Кирилл Левин

Высшее образование:

Ленинградский Политехнический институт им М.И. Калинина, Ленинград, 1

Мастер (МБ): Университет Цинциннати, Цинциннати, Огайо, 2001 Председатель комиссии: Др. Джуд Иро
Краткое содержание
Эта работа была направлена на исследование зарядо-разрядных свойств композита полипиррола (ПП) и полиимида (ПИ). Емкостные и аккумуляторные свойства соединений ПП/ПИ были изучены в деталях, с целью применений композита в устройствах накопления заряда на полимерной основе. Примером таких устройств являются суперконденсаторы и полимерные аккумуляторы. ПИ был выбран как матрица для приготовления композита из-за его превосходных механических свойств и электроактивности. Композиты были приготовлены электрохимически на нержавеющей стали и изучены методом потенциальной ступенчатой амперометрии и электрохимической импедансной спектроскопии. Состав композитов был изучен с помощью ИК спектроскопии с Фурье преобразованием (ИКФП). Механизм превращения полиамидокислоты в полиимид был изучен с помощью ИКФП и дифференциальной сканирующей кулонометрии (ДСК). Морфология была исследована с помощью сканирующей электронной микроскопии. Допирование-дедопирование ПП, проходящее одновременно с допированием-дедопированием ПИ и формированием двойных электрических слоев, как показали исследования, отвечает за зарядо-разрядные свойства ПП и ПП/ПИ композита. Способность к хранению электрического заряда в композите возникала в значительной степени благодаря ПП. Было также установлено, что степень предымидизации ПИ также в значительной степени влияет на зарядо-
разрядные свойства композита. Таким образом, композит 1111/ПИ можно рассматривать как многообещающий материал для использования в суперконденсаторах и полимерных батареях. Было установлено, что дополнительным преимуществом использования 1111 как наполнителя для ПИ матрицы является сокращение энергии активации превращения поли(амидо) кислоты в ПИ. Это было показано методами ДСК и ИКФП. Энергия активации реакции имидизации может быть значительно уменьшена благодаря присутствию ПП.

2. Литературный обзор 2.1. Приготовление композитов, состоящих из полисопряженных полимеров и полиимидов
Для приготовления ПСП/ПИ композитов используют несколько методов: электрохимический метод (ЭХМ) [21], метод смешивания [16], метод поверхностной адсорбции (МПА) [28], метод проницаемости (МП) [29] и метод двухступенчатой полимеризации [30]. Среди прочих методов, ЭХМ имеет ряд преимуществ. С его помощью можно с высокой степенью точности контролировать количество ПСП и получать ПСП сразу в электропроводящем виде. Также можно выделить комбинированный метод (КМ) [31], являющийся комбинацией МПА и МП. Этот метод заключается в нанесении ПП на электропропроводящую, либо неэлектропроводящую поверхность подложки, сопровождающегося нанесением ПАК и температурной имидизацией. КМ является предпочтительным в тех случаях, когда необходимо получить композит с сэндвич структурой.
2.1.1. Принцип и критерии работы Ы+ ионного источника питания
Перезаряжаемые Ы+ ионные батареи состоят из литий - содержащего анода (Ы фольги или 1л6С6 композита), электролита, проводящего 1л ионы и