Полімерні протонообмінні середовища з іонними зв'язками в основному ланцюзі полімеру

Abstract

Запропоновано спосіб отримання першого представника полімерного протонпровідного середовища з протон ними іонними групами в основному ланцюзі полімеру взаємною нейтралізацією телехелевих реакційноздатних лінійних олігомерів з кінцевими групами основного і кислотного характеру. Як олігомер з основними властивостями використовували олігоетиленоксид, що містить на кінцях ланцюга фрагменти 1-(3-амінопропіл)імідазолу з двома типами основних центрів — аліфатичними вторинними амінними групами та імідазольними фрагментами. Як олігомер кислотного характеру використовували олігоетиленоксид з кінцевими сульфокислотними групами. Згідно з аналізом значень ΔрКₐ, при еквімольному співвідношенні вихідних сполук, більш імовірним є протонування аліфатичних вторинних аміногруп у складі олігомеру основного типу з формуванням іонно-подовженого полімерного ланцюга. Показано, що синтезований полімер містить два типи кристалічних утворень з температурами плавлення 37,6 та 46,2 °С і переходить у рідкий стан у разі нагрівання до вищих значень. Протонна провідність полімеру в безводних умовах близька до провідності вказаного вихідного телехелевого сульфокислотного олігомеру в інтервалі температур 40—100 °С і сягає 2,3 • 10⁻⁴ См/см при 100 °С, однак досягається при значно меншому вмісті носіїв заряду протонів.

This paper proposes a method of obtaining the first representative of a polymeric proton-conducting medium with protic ionic groups in the main chain of a polymer by the mutual neutralization of linear telechelic oligomers with end groups of the basic and acidic nature. Oligoethylene oxide containing 1-(3-aminopropyl) imidazole fragments with two types of basic centers (aliphatic secondary amine groups and imidazole fragments) at the ends of the chain was used as the oligomer with basic properties. Sulfonic acid-terminated oligoethylene oxide was used as the acid oligomer. Protonation of aliphatic secondary amino groups in the composition of the oligomer of the basic type with the formation of an ion-elongated polymer chain is more probable at the equimolar ratio of the starting compounds according to the analysis of ΔKₐ values. It is shown that the synthesized polymer contains two types of crystalline formations with melting points of 37.6 °C and 46.2 °C and turns into a liquid state, when heated to higher temperature values. The proton conductivity of the polymer under anhydrous conditions is close to the conductivity of the initial sulfonic acid-terminated oligomer in the temperature inter val of 40-100 °C and reaches 2.3 · 10⁻⁴ S/cm at 100 °C, despite a much lower content of proton charge carriers.