Состав и способ получения полимерного протонпроводящего композиционного материала

Номер документа 6420170032

РУБРИКА:
6. Патентное дело, изобретательство, рационализаторство

РУБРИКА ГРНТИ:
59. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

АТРИБУТЫ:
Отрасли: энергетическое машиностроение и оборудование
Тепловая энергия:
Электрическая энергия:
Виды топлива:
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Патент
Номер: 2565688
Автор (принявший орган): ФГБОУ ВПО СГТУ им.Ю.А.Гагарина; 410054, Саратов, ул. Политехническая, 77; тел. (8452) 99-86-03, факс: (8452) 99-88-10; E-mail: rectorat@sstu.ru; Гоффман В.Г., Гороховский А.В., Горшков Н.В., Слепцов
Дата: 20.10.2015
Регион: Саратовская область
Источник информации: http://www.sstu.ru

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

 Изобретение относится к области производства материалов для электрохимического и электрофизического приборостроения, а именно к технологии получения полимерных протонпроводящих композитов с высокой диэлектрической проницаемостью, и может быть использовано при создании различных электрохимических приборов и устройств, в том числе суперконденсаторов, электрохромных приборов и оптоэлектронных преобразователей, топливных элементов и др. Состав для получения полимерного протонпроводящего композиционного материала включает водный 2-9% раствор поливинилового спирта, протонпроводящий твердый электролит в виде фосфорно-вольфрамовой кислоты, наночастицы полититаната калия и пластификатор в виде глицерина, при следующем соотношении компонентов, мас. %: водный раствор поливинилового спирта 38-64; фосфорно-вольфрамовая кислота 19-50; полититанат калия 0,1-5,0; глицерин остальное. Способ получения полимерного протонпроводящего композиционного материала из предлагаемого состава включает смешивание наночастиц полититаната калия с водным 2-9%-ным раствором поливинилового спирта, гомогенизацию полученной смеси в течение не менее 3 часов с последующим добавлением в смесь навески фосфорно-вольфрамовой кислоты и перемешиванием в течение 8-12 ч до полного растворения кислоты, добавление в полученную смесь глицерина и ее выдерживание в течение 2-3 суток при комнатной температуре при постоянном перемешивании до полной гомогенизации, нанесение полученной смеси на основание с последующим выдерживанием при температуре не более 40°С в течение времени, обеспечивающего полимеризацию смеси с получением композиционного материала в виде пленки или пленочного покрытия. При этом наночастицы полититаната калия имеют среднее значение эффективного диаметра не более 600 нм, предпочтительно не более 300 нм, и толщину не более 40 нм, предпочтительно 20 нм. Изобретение позволяет получить полимерный протонпроводящий композиционный материал, обладающий высокой ионной проводимостью и относительно низкой составляющей электронной проводимости, а также характеризуемый высокой диэлектрической проницаемостью и высокой скоростью полимеризации при использовании материала в производственных технологических процессах. Полимерные протонпроводящие композиционные материалы (полимерные электролиты), приготовленные по растворной технологии с использованием твердых электролитов, диспергированных в полимерной матрице, широко применяются для изготовления электролитических (электрохимических) конденсаторов высокой емкости. Задачей изобретения является разработка состава и способа получения полимерного протонпроводящего композиционного материала (твердого электролита), обладающего высокой ионной проводимостью и относительно низкой составляющей электронной проводимости (т.е. характеризуемого пониженной величиной тока утечки), а также обладающего высокой диэлектрической проницаемостью и высокой скоростью полимеризации (отверждения) при его использовании в производственных технологических процессах. Техническим результатом является повышение скорости полимеризации за счет введения в заявляемый состав наноразмерных частиц полититаната калия, имеющих слоистую структуру и являющихся центрами полимеризации. Кроме того, частицы слоистого титаната калия способны интенсивно поглощать воду из раствора полимера при его просушивании, что ускоряет процесс отверждения композиции. В то же время, частицы слоистого титаната калия за счет своей высокой поляризуемости увеличивают значение диэлектрической постоянной получаемого композита при неизменном значении эффективной ионной проводимости, а также снижают значение электронной составляющей проводимости, выступая также и ловушками для электронов.