mol)聚（2,2'-(4， 4 氧二亞苯基)-5，5 雙苯并咪唑)和150mL無水二甲亞砜，攪拌，待聚合物安全溶解后，向 反應(yīng)瓶中加入0.48g( 0.02mol)氫化鈉，先在室溫下反應(yīng)4小時，然后升溫至80 °C反應(yīng)2小時， 得到深紫色溶液，向反應(yīng)瓶中加入20g(0.02mol)平均分子量為1000的氯封端聚乙二醇單甲 醚，在80°C下繼續(xù)反應(yīng)5小時，將反應(yīng)液緩慢倒入去離子水中，析出的固體用去離子水洗滌 三次，置于真空烘箱中80°C烘干，得到13.5g聚乙二醇鏈段平均分子量為1000的聚（2,2'_ (4,4'_氧二亞苯基)-5,5'-雙苯并咪唑)-聚乙二醇接枝共聚物。
[0036]圖3是所合成的聚（2,2'-(4,4'-氧二亞苯基)-5,5'-雙苯并咪唑）-聚乙二醇接枝 共聚物的氫核磁共振譜圖，各峰的歸屬已經(jīng)在圖中標(biāo)明，根據(jù)聚乙二醇中氫原子的峰面積 與聚(2,2'-(4,4'_氧二亞苯基)-5,5'_雙苯并咪唑）中苯環(huán)氫原子的峰面積之比可以計算 出所制備的聚(2，2 ' -(4，4' -氧二亞苯基)-5，5' -雙苯并咪唑)-聚乙二醇接枝共聚物結(jié)構(gòu)中 聚乙二醇的含量為66wt%。
[0037]實施例3:-種聚乙二醇鏈段平均分子量為5000的聚（2,2'_(4，4'_氧二亞苯基)_ 5，5 雙苯并咪唑)-聚乙二醇接枝共聚物的合成
[0038]采用平均分子量為5000的氯封端聚乙二醇單甲醚代替實施例1中平均分子量為 1000的氯封端聚乙二醇單甲醚，且氯封端聚乙二醇單甲醚與聚（2,2'-(4,4'-氧二亞苯基)_ 5,5'_雙苯并咪唑）的摩爾比為1:3,其它條件和步驟與實施例1相同，制得聚乙二醇鏈段平 均分子量為5000的聚（2，2 '-(4，4 ' -氧二亞苯基)-5，5 ' -雙苯并咪唑)-聚乙二醇接枝共聚物 產(chǎn)物，根據(jù)其核磁共振譜圖計算出其結(jié)構(gòu)中聚乙二醇的含量為71wt%。
[0039]實施例4: 一種電解質(zhì)隔膜的制備
[0040] 將0.3g由實施例2所制得的聚（2,2'-(4,4'_氧二亞苯基)-5,5'_雙苯并咪唑)-聚 乙二醇接枝共聚物、〇.〇934g雙三氟甲磺酰亞胺鋰(LiTFSi)及0.105g 丁二腈溶解于10mL二 甲基亞砜(DMSO)，然后澆鑄在潔凈的玻璃板上，放置在鼓風(fēng)烘箱中于100°C下烘8小時，將膜 揭下，置入真空烘箱中于80°C下干燥10小時，制得一種電解質(zhì)隔膜。最后，將所制得的電解 質(zhì)隔膜保存在手套箱中。
[0041]用四電極交流阻抗法測定所制得的電解質(zhì)隔膜在不同溫度下的鋰離子電導(dǎo)率，以 鋰離子電導(dǎo)率的對數(shù)(Logo)對溫度的倒數(shù)作圖，得到如圖4所示的鋰離子電導(dǎo)率-溫度依賴 關(guān)系。在120°C下，該膜的鋰離子電導(dǎo)率達到1.26X1(T 4S/Cm，顯示出很高的鋰離子電導(dǎo)率。 [0042]用萬能拉力機測定所制得的電解質(zhì)隔膜的拉伸強度為42MPa，斷裂伸長率為 170%，拉伸模量為51MPa，表明該膜具有良好的力學(xué)性能。
[0043]本發(fā)明提供了一種新型聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物的制備方法，在氮氣或 氬氣保護下，聚苯并咪唑結(jié)構(gòu)中的仲氨基(N-H)與氫化鈉或氫化鋰反應(yīng)，生成聚苯并咪唑聚 陰離子，再與氯化聚乙二醇單甲醚進行接枝反應(yīng)，得到聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物， 通過控制氫化鈉或氫化鋰的用量和采用不同平均分子量的氯化聚乙二醇單甲醚，可以制備 不同聚乙二醇鏈長和含量的聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物，將鋰鹽電解質(zhì)、丁二腈和聚 苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物溶解于有機溶劑中，澆鑄制膜，得到了具有良好力學(xué)性能和 較高鋰離子電導(dǎo)率的全固態(tài)電解質(zhì)隔膜，這種隔膜在鋰離子電池等領(lǐng)域里有著潛在的應(yīng)用 前景。
[0044]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng) 造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員 依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù) 方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物，其特征在于，所述聚苯并咪唑-聚乙二醇接 枝共聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：其中.X = -，-0-或-S〇2-，R" =H或- (OCH2CH2 )mOCH3，m=4-45，η = 20-200。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物的制備方法，其特征在于， 所述制備方法包括以下步驟： 步驟1、在氮氣或氬氣保護下，向干燥的反應(yīng)瓶中分別加入聚乙二醇單甲醚和氯化亞 砜，將反應(yīng)體系升溫至80°C，并在此溫度下反應(yīng)1-10小時，然后再進一步升溫至110°C，并在 此溫度下反應(yīng)〇. 5-5小時，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系與負壓設(shè)備相連接，除去殘余的氯化亞 砜，收集產(chǎn)物氯封端聚乙二醇單甲醚； 步驟2、在氮氣或氬氣保護下，向干燥的反應(yīng)瓶中分別加入聚苯并咪唑和有機溶劑，攪 拌，使聚苯并咪唑完全溶解，然后向所述反應(yīng)瓶中加入氫化鈉或氫化鋰，將反應(yīng)體系升溫至 80°C，并在此溫度下反應(yīng)1-20小時，再向所述反應(yīng)瓶中滴加步驟1中得到的所述氯封端聚乙 二醇單甲醚的二甲亞砜溶液，滴加結(jié)束后，繼續(xù)反應(yīng)1-20小時，冷卻至室溫后，將反應(yīng)體系 緩慢倒入到去離子水中，析出的固體用去離子水洗滌，于真空下干燥，制得所述聚苯并咪 唑-聚乙二醇接枝共聚物。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中的所述聚乙二醇單甲醚 的分子量范圍為200-20000;所述聚乙二醇單甲醚與所述氯化亞砜的摩爾比范圍為1:1~ 20 〇4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中的所述聚苯并咪唑的化 學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：其中：=-，-0-或-S〇2-。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中的所述有機溶劑包括N， N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、1-甲基吡咯烷酮和二甲亞砜中的一種或多種。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中的所述聚苯并咪唑的質(zhì) 量濃度為2-15% ;所述氫化鈉或氫化鋰與所述聚苯并咪唑的摩爾比為0.1~2:1，所述氯封 端聚乙二醇單甲醚與所述氫化鈉或氫化鋰的摩爾比為1~2:1。7. -種聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物交聯(lián)膜的制備方法，其特征在于，所述制備方 法包括以下步驟： 步驟1、根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法制備所述聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物； 步驟2、將鋰鹽電解質(zhì)、丁二腈和由所述步驟1制得的所述聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共 聚物溶解于有機溶劑中，然后澆鑄在潔凈的玻璃板上，置于鼓風(fēng)烘箱中于60-100 °C下烘干， 將薄膜從玻璃板上揭下，放在真空烘箱中于80 °C下干燥10-30小時，制得鋰鹽摻雜聚苯并咪 唑-聚乙二醇接枝共聚物交聯(lián)膜。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中的所述鋰鹽電解質(zhì)包括 雙(三氟甲磺酰亞胺)鋰、三氟甲磺酸鋰和高氯酸鋰中的一種或幾種，所述有機溶劑包括N， N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、1-甲基吡咯烷酮和二甲亞砜中的一種或多種。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中的所述鋰鹽電解質(zhì)中的 鋰元素與所述聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物中的聚乙二醇側(cè)鏈所含氧元素的摩爾比為 1:3-18,所述丁二腈與所述聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物的質(zhì)量比為1:1~10;所述聚 苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物在所述有機溶劑中的質(zhì)量濃度為2-15%。10. 根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項所述的制備方法制備得到的聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝 共聚物交聯(lián)膜在電池中作為電解質(zhì)隔膜的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物的合成及其交聯(lián)膜的制備方法。首先，在氮氣或氬氣保護下，聚苯并咪唑結(jié)構(gòu)中的仲氨基(N-H)與氫化鈉或氫化鋰反應(yīng)，生成聚苯并咪唑聚陰離子，再與氯化聚乙二醇單甲醚進行接枝反應(yīng)，得到聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物，通過控制氫化鈉或氫化鋰的用量和采用不同平均分子量的氯化聚乙二醇單甲醚，可以制備不同聚乙二醇鏈長和含量的聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物，將鋰鹽電解質(zhì)、丁二腈和聚苯并咪唑-聚乙二醇接枝共聚物溶解于有機溶劑中，澆鑄制膜，得到了具有良好力學(xué)性能和較高鋰離子電導(dǎo)率的全固態(tài)電解質(zhì)隔膜，這種隔膜在鋰離子電池等領(lǐng)域里有著潛在的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C08J5/22, C08G65/48, C08G73/18, C08L87/00, C08G65/337, C08G81/00
【公開號】CN105622949
【申請?zhí)枴緾N201610094161
【發(fā)明人】房建華, 郭曉霞, 應(yīng)黎彬, 梁乃強, 謝一凡, 金閃閃, 劉功益
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年2月19日