Введение к работе
Актуальность проблемы.'В ноотоящее время для питания низкотоковой электроаппаратуры наиболее перспективными химическими источниками тока являются иодно-лнтиевые источники." отличающиеся от всох извеотных гальванических элементов длительным сроком работа (10 лет и более),' очень низким саморазрядом и высокой удаль-ной анергией. В качестве анода в этих источниках тока используется литий,,' в качестве катодного материала - твердофазный комшгеко иода о полимерами - донорами электронов. Наиболее прочные комплексы с переносом заряда иод образует с атомами азота,' серы и кислорода. Поэтому в качестве основи иодно-полимерной катодной массы были использованы полявипилпиридины и сополимера вияилпири-дпнов о азот- и серосодержащими мономерами. Учитывая,,' что приготовление катодного материала осуществляется механически:* смешением полимера о иодом,' размер частиц полимера не должен превышать 100 мкм. Наиболее перспективным и экологически чистым способом получения полимеров о указанным размером частиц является эмульсионная полимеризация о последующим выделением полимера из латекса методом распылительной сускн. Однако традиционно используемые для синтеза эмульсионных каучуков н латексов эмульгаторы но могут быть нспользоввш для синтеза поливкшглпириданов и соподимзров на их осново,' во-первых,' из-за низкой стабильности латексов и0 во-вторых,' из-за негативного влияния ионогенных примесей в полимере на элект-ротохническио характеристики иодно-литиеЕЫХ элементов,, Таким обра-зом„' разработка способов получения новых полимерных материалов для хпмзгческих источников тока,' изучение их свойотв и взаимодействий," прозоходящих с компонентами источника тока,' являются весьма актуальной задачей.
Целью настоящей работы являетоя синтез и изучение овойотв полиморов и сополимеров на основе вшшлпиридинов,' обеспечивающих высокие энергетические и эксплуатационные овойства химических источников тока.
Р работо решались следующие задачи:
синтез полимеров и сополимеров на оонове виншширидинов методом эмульсионной полимеризации;
разработка нового эмульгатора, близкого по химической природе к поливинплпиридинам и обеспечиващего высокую стабильность их латексов;
изучение физико-химических свойств синтезированных гомопо-лиморов и сополимеров і дилпиридинов и катодных масс,' приготовлен ных на их основе;'
изучение влияния свойств полимеров на электротехнические и эксплуатационные характеристики химических источников тока,;
Новим решением актуальной задачи явилось использование полимерного неиокогенного эмульгатора,' близкого по химической природе к природо целевого продукта при разработке опособа получения по-лнвшшгаиридинов методом эмульоиояиой полимеризации и последупциы выделением полимеров из латексов методом распылительной сушки,' синтез новых сополимеров на основе винилпирпдинов о улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Научная новизна:
- Впервые разработан процеоо получения полившшлпиридинов в
эмульсии о высокой стабильностью образующихся латексов.' которая
сохраняется до глубоких конверсии мономеров,' изучены кинетические
и топохимические особенности эмульсионной полимеризации винилпи-
ридинов.
- Получен новый полимерный неионогенный эмульгатор на основе
JV-виншширролидона и 2-ыетил-5-винилпиридина для синтеза (оо)по-
-s-
лимеров винилпиридинов в эмульсии,' разработай способ ого получения в водной ореде',' изучены коллоидно-химические свойства водных растворов эмульгатора.
Изучена реакции комплексообразовашш полимеров и сополимеров винилпиридинов с иодом,' показана природа взаимодействия между компонентами литиевых источников тока с иод-полиморяым катодом в процессе их эксплуатации.
Установлено влияние состава сополимеров и молекулярной массы поливгошлпиридиноБ на энергетические и эксплуатационные характеристики иодно-литиевых источников тока.
Практическая значимость работы. Разработана технология получения мелкодисперсных порошкообразных гомопояимеров 2-винклпири-дина (ТУ 38.403222-69) и 2-метил-5-втшллиридхна (ТУ38.403678-89) с минимальным содержанием примесей ионного характера,' предназначенных для использования в химических источниках тока. Выданы технологические регламенты и организовано производство этих продуктов на опытном заводе НПО"Ярсинтез".
Синтезированные гомополимеры винилпиридинов были внедрены в промышленное производство в качестве основы катодной массы в литий-йодных источниках тока на предприятиях нП/я А-І8ІЗ" (гЛоск-ва) и ШО"Авангард" (г.Саратов). Ряд сополимеров 2-ви:.ллпиридина с азот- и серосодержащими мономерами были испытаны в НП0"Авангзрд" и рекомендованы для промышленного внедрения.
Проведенные исследования позволили сформулировать основные требования к полимерным материалам,' определяющим энергетические и эксплуатационные овойства гальванических элементов.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
- Получение агрегативно и механически стабильных до высокой конверсии мономеров лзтексоз гомо- и сополимеров ВП возможно только о использованием полимерного неионогекного эмульгатора - сопо-
-s-
лимора jf-ВП с MBIT.
- Механизм процессов.' протекающих в ХИТ; влияние Ш и донор-но-акцепторных свойств полимеров катодной массы на эти процессы.'
Лично автором проведена основная часть экспериментов,' обработка экспериментальных данных,' формулировка научных положений и выводов в работе.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы били доложены на УП Всесоюзной латексной конференции (г.Воронея,' 1985 г.), на 17 Всесоюзном Чугаевском совещашш по химии комплексных соединений (г.Минск,' 1990. г.),' на Всесоюзной конференции "Фундаментальные проблемы современной науки о полимерах" (г .Ленинград,' 1990 г.), на научных семинарах и конференциях НПОиЯрсштез" 1985--1990 гг.,' заседаниях секций Ученого совета НП0тЯрсингезяо
Публикации, По результатам выполненной работы опубликовано десять научно—технических отчетої,' восемь статей,' тезисы четырех докладов на Всесоюзных конференциях и получено пять авторских свидетельств на изобретения.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения,' литературного обзора," мето'жческой части,' трех глав,' в которых изложены результаты экспериментов и их обаувдешш и выводы,, Диссертация изложена на 147 страницах машинописного текста,' включая 30 таблиц." 35 рисунков,' 144 библиографических ссылок.
Похожие диссертации на Синтез полимеров и сополимеров на основе непредельных пиридинов и других азот- и серосодержащих мономеров для литий-иодных источников тока
