СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА БЕЗВОДНЫХ ОРГАНО-НЕОРЕАНИЧЕСКИХ ПРОТОНООБМЕННЫХ МЕМБРАН НА ОСНОВЕ СУЛЬФИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ОКТАЭДРАЛЬНЫХ ОЛИГОСИЛСЕСКВИОКСАНОВ И α,ω-ДИ(ТРИЭТОКСИСИЛИЛ)ОЛИГООКСИЭТИЛЕНУРЕТАНМОЧЕВИНЫ

摘要

Предложен метод получения новых органо-неорганических наноструктурированных протонообменных мембран с безводным механизмом проводимости. Протон проводящей фазой в них является олигоэтиленоксидная составляющая, а в качестве протонодоноров-допантов использованы сульфопроизводные октаэдрального олигосилсесквиоксана кислотно-основного и кислотного типов. Эти соединения синтезированы реакцией октааминопропилолигосилсесквиоксана с циклическим ангидридом 2-сульфобензойной кислоты при их различном соотнощении и содержат в своем органическом обрамлении только сульфогруппы или сульфогруппы вместе с аминными. Сочетанием этих соединений в количестве 20 и 50 мас. % с α,ω-ди(триэтоксисилил)олигооксиэтиленуретан-мочевиной и фенилтриэтоксисиланом золь-гель-методом получены гибридные органо-неорганические протонообменные мембраны. Синтезированные допанты распределяются в олигоэфирной составляющей, однако характер распределения зависит от строения допанта и его концентрации и оказывает существенное влияние на структуру образующихся аморфных мембран (данные дифференциально-сканирующей калориметрии, малоугловой рентгенографии и атомно-силовой микроскопии). Синтезированные мембраны термостабильны до 219°С. Их проводимость, связанная с сегментальной подвижностью олигооксиэтиленовых фрагментов (механизм Гротгуса), независимо от строения допанта, в первую очередь, определяется количеством носителей заряда и структурой мембраны. Зависимость проводимости от температуры описывается уравнением Вогеля-Таммана-Фульчера; максимум проводимости достигнут при концентрации допантов 50% и составляет 1.03 х 10~(-4) См/см при использовании амфолитного и 7.43 х 10~(-5) См/см при использовании полностью сульфированного олигосилсесквиоксана при 120°С в безводных условиях.