Курсова робота
Оцінка ефективності модифікування перфторовані мембран поліаніліну в зовнішньому електричному полі
Введення
Отримання і дослідження композитних матеріалів, що володіють іонною і електронною провідністю, є в даний час досить актуальним, оскільки пов'язано з роботами по створенню паливних елементів і різних сенсорних пристроїв, а також з потребами електродіаліз і електрохімічних виробництв, які потребують застосування більш досконалих матеріалів для розділових діафрагм. В якості базового полімерного матеріалу для отримання композитів найбільш перспективні перфторовані сульфокатіонітовие мембрани типу Нафіон (Дюпон де Немур, США) та МФ - 4СК (ВАТ Пластполімер, Росія), що володіють високою термічною і хімічною стабільністю, а також високою іонною провідністю. Для додання електронної провідності в мембрану вводять електронопроводящіе полімери (поліанілін, поліпірол, політіофена та ін.)
В даний час інтенсивно ведуться пошуки способів модифікування перфторовані мембран шляхом введення різних добавок, що утримують воду в їх структурі. В якості таких добавок можуть використовуватися полімерні гідрогелі, вуглеводневі ионообменники з високою об'ємною ємністю, а також мінеральні речовини - оксиди кремнію, алюмінію, фосфати цирконію. Основним завданням при цьому є пошук компромісу між стабільністю значень вологовмісту, газопроникності, провідності та інших електротранспортних властивостей мембран.
Одним з перспективних модифікаторів перфторовані мембран є поліанілін. Як відомо ПАН надає мембранам високу електропровідність, знижену дифузійну і електроосмотіческій проникність, більш високу термічну стабільність і селективність, а також полегшує нанесення каталізатора на поверхню. ПАН має високу провідність, хімічної і механічної стабільністю і здатністю швидкого і оборотного перемикання між провідним і непровідним станом. Додавання невеликих кількостей (5%) поліаніліну в мембрану МФ - 4СК призводить до збільшення провідності плівок. Подальше збільшення частки поліаніліну в мембрану призводить до погіршення провідності плівок і механічних властивостей. Таким чином, мембранні композити на основі поліаніліну, вбудовані в темплатним матрицю перфторовані мембран, представляє виключно цікавий об'єкт як полімерна композиція, що володіє одночасно електронною та іонною провідністю.
Метою даної роботи є оцінка ефективності модифікування перфторовані мембран поліаніліну в зовнішньому електричному полі. У завдання роботи входила також порівняльна оцінка вартості модифікування мембран в статичних умовах.
1. Літературний огляд
.1 Способи отримання перфторовані сульфокатіонітових мембран
матриця мембрана електричний поліанілін
Мембрани отримують методом поливу 5-40% розчину, приготованого з перфторірованний іонообмінного сополимера тетрафторетилену з перфторсульфосодержащім вініловим ефіром і третім модифицирующим сомономером, вибраним з групи, що включає перфтор - 2-метилен - 4-метил - 1, 3 - диоксалан і перфторалкілвініловий ефір, що містить в алкілен 1 або 3 атома вуглецю, що має еквівалентну масу 700-900, среднечісленную молекулярну масу 1,0-4,0? 105, щільність 1,79-1,83 кг/м3, ступінь кристалічності 1,0-4,5%, і одного або більше модифікуючих перфторовані іонообмінних кополімерів, аналогічних за структурою основного перфторірованний іонообмінному СОПОЛИМЕР з еквівалентною масою 950-1600, що мають среднечісленную молекулярну масу 4,5-9,0? 105, щільність 1,84-1,91 кг/м3, ступінь кристалічності 4,5-12,5%, структурної формули:
Де: M-H, Li, K, Na; а=23,57-10,53 мол.%; b=74,43-81,65 мол.%; с=2,0-8,0 мол.%.
У середовищі полярного органічного розчинника при 70-120 ° С. Співвідношення основного перфторірованний і модифікуючий перфторірованний іонообмінних сополімерів становить 1,5-19. Після випаровування розчинника формують мембрани при 40-100 ° С, забезпечується поліпшення експлуатаційних властивостей мембран і спрощується процес їх отримання. Даний винахід стосується способу виготовлення тонких перфторовані сульфокатіонітних мембран, які можуть бути використані при виготовленні мембранно-електродних блоків, застосовуваних у паливних елементах різного типу, в тому числі в портативних електронних пристроях та ін.
Відома рідка композиція (патент СРСР №1286108, МКІ 3 C08J 3/02, опубл. 23.01.87), що містить перфторірованний іонообмінний сополімер з функціональними сульфогруппами формули - SO 3 M, де М - іон водню, або лужного металу (Na або K), що має еквів...
