Synthesis and characterization of UV-cured poly(siloxane-urethane) elastomers containing polyethylene oxide segments – as potential membrane materials

• Autorzy: Kozakiewicz Janusz , Przybylski Jarosław , Sylwestrzak Krystyna

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2019.2.3

Warianty tytułu

PL

Synteza i charakterystyka elastomerów poli(siloksano-uretanowych) zawierających segmenty poli(tlenkuetylenu) – jako potencjalnych materiałów membranowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Conductive polymeric membranes based on poly(siloxane-urethane)s (PSUR) and designed for potential application as separators in Li-ion batteries were obtained through consecutive heat and UV curing of compositions containing NCO-terminated PSUR prepolymers with both polysiloxane (SIL) and poly(ethylene oxide) (PEO) segments in the polymer chain and unsaturated diols as chain extenders. Lithium salts in the form of solutions in ethylene carbonate/dimethyl carbonate (EC/DMC) mixture were incorporated into PSUR after curing (“post-cure” method) or (in some experiments only) also before curing (in situ method). The effect of polymer structural parameters (PEO segments content, NCO/OH ratio) as well as curing conditions and method of lithium salt incorporation on mechanical and thermal properties, swelling ability and specific conductivity of the corresponding membranes were investigated. Supramolecular structure of membranes was studied using scanning electron microscopy with X-ray analysis (SEM/EDS) technique. The selected membranes were tested as potential separators in lithium batteries.

PL

W wyniku utwardzania na gorąco i następnie utwardzania promieniowaniem UV kompozycji prepolimerów poli(siloksano-uretanowych) (PSUR), o łańcuchach zakończonych ugrupowaniem NCO, i nienasyconych dioli, pełniących rolę przedłużaczy łańcucha, otrzymano membrany przewodzące przeznaczone do wykorzystania jako separatory w bateriach litowo-jonowych. Prepolimery PSUR zawierały segmenty polisiloksanowe (SIL) oraz segmenty pochodzące z poli(tlenku etylenu) (PEO). Sole litu w postaci roztworów w mieszaninie węglanu etylenu (EC) z węglanem dimetylu (DMC) wprowadzano do PSUR po utwardzeniu kompozycji (metoda „post-cure”) lub (w niektórych doświadczeniach) przed utwardzeniem kompozycji (metoda in situ). Zbadano wpływ parametrów strukturalnych (zawartość segmentów PEO, stosunek NCO/OH), a także warunków utwardzania i metody wprowadzania soli litu na właściwości mechaniczne, stopień spęcznienia i przewodnictwo właściwe membran. Strukturę nadcząsteczkową membran określono metodą skaningowej mikroskopii elektronowej ze spektroskopią dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (SEM/EDS). Wybrane membrany testowano jako separatory baterii litowo-jonowych.

Słowa kluczowe

EN

silicone-urethanes; poly(siloxane-urethane)s; UV curing; lithium batteries

PL

silikono-uretany poli(siloksano-uretany); utwardzanie UV; bateria litowo-jonowa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 64, nr 2
• Strony: 100--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Kozakiewicz Janusz

• Industrial Chemistry Research Institute, Rydygiera 8, 01-793 Warsaw, Poland

autor

Przybylski Jarosław

• Industrial Chemistry Research Institute, Rydygiera 8, 01-793 Warsaw, Poland

autor

Sylwestrzak Krystyna

• Industrial Chemistry Research Institute, Rydygiera 8, 01-793 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Kuo P.L., Liang W.L., Lin C.L.: Macromolecular Chemistry and Physics 2002, 203, 230. h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 0 2 / 1 5 2 1 -3935(20020101)203:1<238::AID-MACP238>3.0.CO;2-8
• [2] Lin C.L., Kao H., Wu R.R., Kuo P.L.: Macromolecules 2002, 35, 3083. http://dx.doi.org/10.1021/ma012012q
• [3] Bouridah A., Dalard F., Deroo D.: Solid State Ionics 1985, 15, 233. https://doi.org/10.1016/0167-2738(85)90008-6
• [4] Digar M., Hung S.L., Wang H.L. et al.: Polymer 2002, 43, 681.
• [5] Kozakiewicz J., Przybylski J., Sylwestrzak K.: Polymers for Advanced Technologies 2016, 27, 258. https://doi.org/10.1002/pat.3629
• [6] Oh B., Jung W., Kim D., Rhee H.: Bulletin-Korean Chemical Society 2002, 23, 683. https://doi.org/10.5012/bkcs.2002.23.5.683
• [7] Song M., Cho J., Cho B.W., Rhee H.: Journal of Power Sources 2002, 110, 209.
• [8] Song M., Jung W., Rhee H.: Molecular Crystals and Liquid Crystals Science and Technology. Section A 1998, 316, 337.
• [9] Song M., Kim Y., Kim Y.T. et al.: Journal of The Electrochemical Society 2003, 150, A439. http://dx.doi.org/10.1149/1.1556592
• [10] Gerbaldi C.: Ionics 2010, 16, 777. http://dx.doi.org/10.1007/s11581-010-0484-4
• [11] Nair J.R., Gerbaldi C., Meligrana G. et al.: Journal of Power Sources 2008, 178, 751. http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.08.004
• [12] Gerbaldi C., Nair J.R., Ahmad S. et al.: Journal of Power Sources 2010, 195, 1706. http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.09.047
• [13] Gerbaldi C., Nair J.R., Meligrana G. et al.: Journal of Applied Electrochemistry 2009, 39, 2199. http://dx.doi.org/10.1007/s10800-009-9805-6
• [14] Gerbaldi C., Nair J.R., Meligrana G. et al.: Electrochimica Acta 2010, 55, 1460. http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2009.05.055
• [15] Hoi K., Kim S., Ha H. et al.: Journal of Materials Chemistry A 2013, 1, 5224.
• [16] Imperiyka M., Ahmad A., Hanifah S.A., Rahman M.Y.A.: International Journal of Electrochemical Science 2013, 8, 10 932.
• [17] Kil E., Choi K., Ha H. et al.: Advanced Materials 2013, 25, 1395. http://doi.org/10.1002/adma.201370063
• [18] Hwang S., Park J.: US Pat. 8 722 230 B2 (2014).
• [19] Ugur M.H., Kilic H., Berkem M.L., Gungor A.: Chemical Papers 2014, 68, 1561.
• [20] Kim C.S., Kim B.H., Kim K.: Journal of Power Sources 1999, 84, 12.
• [21] Destro M., Gerbaldi C., Bella F., Nair J.R.: International Journal of. Membrane Science and Technology 2015, 2, 23. http://dx.doi.org/10.15379/2410-1869.2015.02.01.4
• [22] Decker C.: Progress in Polymer Science 1996, 21, 593.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)