聚氧化乙烯/高岭石聚合物电解质的制备与表征

摘要

通过尿素对高岭石的插层及随后的超声脱除处理,制备了一种片层剥离的高岭石粉体,并将这种剥离高岭石与聚氧化乙烯/高氯酸锂(PEO/LiClO_4)体系复合,制备出PEO/高岭石复合物.采用X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、扫描量热仪、电化学工作站和万能材料试验机进行结构表征和性能测试.结果表明,尿素在高岭石层间的插层和脱除引起了高岭石片层的剥离,片层厚度小于50 nm.剥离高岭石在PEO/LiClO_4体系中与PEO形成了强烈的氢键作用,促进了PEO结晶度的降低,进而提高复合物的离子电导率.含有20 wt%剥离高岭石填料的PEO/高岭石复合物的离子电导率达到6.0×10^(-5) S/cm,与未复合的PEO/LiClO_4相比,提高了一个数量级.复合物制备过程中的烘干温度对PEO的结晶度会产生一定的影响,95°C下的烘干处理能得到结晶度较低,离子电导率较高的复合物.此外,剥离高岭石的添加显著提高了聚合物的杨氏模量和拉伸强度,与未复合的PEO/LiClO_4相比,杨氏模量和拉伸强度最大提高了256%和121%.