2014 (4) 4

Ion-conductive polymer system based on aliphatic epoxy resin and LiClO4

L.K. Matkovska1, M.V. Iurzhenko1, Ye.P. Mamunya1, O.K. Matkovska1, E.V. Lebedev1, G. Boiteux2, A. Serghei2

1Institute of Macromolecular Chemistry NAS of Ukraine

48, Kharkivske shose, Kyiv, 02160, Ukraine

2Universite de Lyon, Universite Lyon 1, Ingenierie des Materiaux Polymeres

UMR CNRS 5223, IMP@LYON1, France

Polym. J., 2014, 36, no. 4: 361-368.

Section: Structure and properties.

Language: Ukrainian.

Abstract:

Ion-conductive polymer material based on epoxy oligomer of diglycide aliphatic ester of polyethylene glycol (DEG) was synthesized cured by polyethylenepolyamine and in the presence of lithium perchlorate (LiClO4). The effect of LiClO4 content on electrophysical properties of epoxy polymers has been studied by means of methods of the Differential scanning calorimetry (DSC) and the broadband dielectric spectroscopy (BDS). Perchlorate lithium affects on structure of the epoxy DEG as evidenced from a significant increase in the glass transition temperature with increasing concentration of LiClO4 coordination complexes, as a result {ether oxygen – lithium cations – ether oxygen} formed. The obtained polymer material has high values of ionic conductivity s‘ ( 10-3 S/cm) and dielectric constant e‘ (6·105) at elevated temperatures (200 °С). The presence of ether oxygen in the chemical structure of DEG polymer chain that is similar to polyethylene oxide provides a transfer mechanism of the lithium cations with the ether oxygen. In contrast to PEO the polyepoxide DEG has high heat resistance, therefore DEG-LiClO4 systems are of interest as perspective solid polymer electrolytes, which are able to work at high temperature.

Key words: ion-conductive polymer, epoxy resin, lithium perchlorate, glass transition temperature, electrical and dielectric characteristics.

Література

1. Мамуня Є.П., Юрженко М.В., Лебедєв Є.В., Левчен-ко В.В., Червакова О.В., Матковська О.К., Свердліковська О.С. Електроактивні полімерні матеріали – К.: Альфа реклама, 2013. – 398 c.
2. Qi L., Dong S.J. // Chinese Chemical Letters. – 2007. – 18. – P. 185-188.
3. Pradhan D.K., Choudhary R.N.P., Samantaray B.K. // eXPRESS Polymer Letters – 2008. – 9, № 2. – P. 630-638.
4. Жуковский В.М., Бушкова О.В., Лирова Б.И., Тютюнник А.П., Анимица И.Е. // Рос. хим. журн. (Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). – 2001. – 45, №4. – C. 35-43.
5. Лисенков Е.А., Клепко В.В. // Полімер. журн. – 2011. – 33, №4. – С.307-315.
6. Thakur A.K., Pradhan D.K., Samantaray B.K., Chaudhary R.N.P. // J. of Power Sourc. – 2006. – 159. – P. 272-276.
7. Гарнье Ф.Г. // Успехи физических наук. – 1989. – 157, №3. – С.513-527.
8. Трахтенберг Л.И., Герасимов Г.Н., Потапов В.К., Ростовщикова Т.Н., Смирнов В.В., Зуфман В.Ю. // Вестн. Моск. ун-та. Сер.2. – Химия. – 2001. – 42, №2. – С. 325-331.
9. Chen Y., Kim H. // J. Power Sourc.- 2009.- 190.- P. 311-317.
10. Zhang H., Zhu B., Xu Y. // Solid State Ionics. – 2006.- 177. – P. 1123-1128.
11. Colicchio I., Wen F., Keul H., Simon U., Moller M. // J. Membr. Sci.- 2009.- 326.- P. 45-57.
12. Cui Z., Liu C., Lu T., Xing W. // J. Power Sourc.- 2007.-167.- P. 94-99.
13. He R., Li Q., Xiao G., Bjerrum N.J. // J. Membr. Sci.- 2003.- 226.- P. 169-184.
14. Шевченко В.В., Клименко Н.С., Стрюцький О.В., Лисенков Е.А., Вортман М.Я., Рудаков В.М. // Укр. хим. журн. – 2011. – 77, №1. – С. 66-70.
15. Armand A.M., Chabagno J.M., Duclot M. // Second International Meeting on Solid Electrolytes, 20-22 sept. 1978: Book of extended abs. – St. Andrews, Scotland, 1978 – P. 43.
16. Клепко В.В., Жигір О.М. // Полімер. журн. – 2008. – 30, №3. – С. 246-250.
17. Фоменко А.А., Гуменна М.А., Клименко Н.С., Шевченко В.В., Клепко В.В. // Полімер. журн. – 2008. – 30, №4. – С. 319-323.
18. Лисенков Е.А., Гомза Ю.П., Давиденко В.В., Клеп-ко В.В., Рехтета М.А., Куницький Ю.А, Шабельник І.М. // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології.- 2010.- 8, № 3.- С. 691-700.
19. Степаненко О.М., Рейтер Л.Г., Ледовських В.М., Іванов С.В. Загальна та неорганічна хімія. – К.: Пед. преса, 2000. – 784 c., іл.
20. Wieczorek W., Raducha D., Zalewska A., Stevens J.R. // J. Phys. Chem. Part B. – 1998.- 102. – P. 8725-8731.
21. Лисенков Е.А., Гомза Ю.П., Клепко В.В. // Полімер. журн. – 2010. – 32, №3. – С. 223-228.
22. Gray F.M. Polymer Electrolytes. – London: Published Royl Society of Chemistry, 1997. – 176 p.
23. Torell L.M., Angell C.A. // Br. Polym. J. – 1988. -20. – P. 173-180.
24. Матковська О.К., Мамуня Є.П., Шандрук М.І., Зінченко О.В, Лебедєв Є.В., Boiteux G., Serghei A. // Полімер. журн. – 2013. – 35, №1. – С. 54-59.
25. Киселев Ю.М. Химия координационных соединений. – М.: Интеграл-Пресс, 2008. – 728 с.
26. Ibrahim S., Johan M.R. // Int. J. Electrochem. Sci.- 2012.- 7.- P. 2596 – 2615.
27. Johan M.R., Ting L.M. // Int. J. Electrochem. Sci.- 2011.- 6.- P. 4737 – 4748.
28. Kremer F., Schonhals A., Eds. Broadband dielectric spectroscopy. – Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 2003.
29. Psarras G.C., Manolakaki E., Tsangaris G.M. // Composites: Part A.- 2003.- 34.- P. 1187-1198.
30. Першина К.Д., Каздобін К.О. Спектроскопія імпедансу електролітичних матеріалів. – К.: Освіта України, 2012. – 224 с.