Гіперрозгалужений олігоестер з сульфонаттриазолієвими групами як протонпровідна сполука

Реферат: Гіперрозгалужений олігоестер з з сульфонаттриазолієвими групами загальної формули: ЯК UA 121417 U (12) UA 121417 U як протонпровідна сполука для паливних елементів. UA 121417 U Корисна модель належить до полімерних продуктів на основі складних поліетерів, а саме гіперрозгалужених олігоетерів з сульфонаттриазолієвими групами загальної формули: 5 10 15 20 як протонпровідна сполука для паливних елементів. Відомі протонпровідні сполуки з температурою плавлення нижче 100 °C, що складаються з органічних катіонів (наприклад, імідазолій, піридиній, тетраалкілфосфоній, тетраалкіламоній) і неорганічних або органічних аніонів (Сl-, PF6-, BF4-, CF3SO3-, (CF3SO2)2N-, CF3CO2- і т.п.) як сполуки для паливних елементів з високою іонною провідністю, що використовуються для хімічної сепарації, сенсорів, пристроїв акумулювання енергії, в електрохромних дисплеях, процесах електролізу води [1-5]. Прототипом корисної моделі є гіперрозгалужений олігоетер з сульфатними та імідазольними -4 -3 групами з рівнем провідності 10 См/см за 50 °C та 10 См/см за 100 °C. Останній був отриманий за реакцією гіперрозгалуженого олігоетерполіолу, який містить в оболонці 32 гідроксильні групи з циклічним ангідридом 2-сульфобензойної кислоти за співвідношення ОН: ангідрид = 1:1 з подальшою їх нейтралізацією N-метилімідазолом /6/. Задача корисної моделі є синтез нової протонпровідної олігомерної сполуки вказаної вище формули для паливних елементів, що забезпечує широкий температурний інтервал ії експлуатації та високий рівень провідності. Поставлена задача вирішується синтезом гіперрозгалуженого олігоетеру з сульфонаттриазолієвими групами загальної формули: 1 UA 121417 U 5 10 15 20 25 В основу синтезу гіперрозгалуженого олігоестеру з сульфонаттриазолієвими групами покладено введення в оболонку гіперрозгалуженого олігоестерполіолу сульфонатних груп з подальшою їх нейтралізацією триазолом (tri). Як вихідні сполуки використовували гіперрозгалужений олігоестерполіол третьої генерації, отриманий взаємодією етоксіетильованого пентаеритриту з 2,2-диметилолпропіоновою кислотою та містить в оболонці 32 гідроксильні групи. Введення сульфокислотних груп здійснювали його реакцією з циклічним ангідридом 2-сульфобензойної кислоти за співвідношення ОН:ангідрид = 1:1, а для їх нейтралізації використовували нітрогеновмісну основу - триазол. Сульфопохідну гіперрозгалуженого аліфатичного олігоестерполіолу отримано взаємодією 4,15 г (0,0360 г-екв) гіперрозгалуженого олігоестерполіолу BoltornH30 з 6,62 г (0,0360 г-екв) ангідриду 2-сульфобензойної кислоти в 14 мл диметилформаміду за 80-90 °C в струмені азоту. Вихід продукту 87 %, вміст карбокислотних груп визначено методом зворотного кислотноосновного титрування 16,85 % (розраховано - 17,6 %). Отримана сполука являє собою прозору коричневу в'язку речовину. Синтез гіперрозгалуженого олігоестеру з сульфонаттриазолієвими іоннорідинними групами як протонпровідну сполуку здійснювали взаємодією 2,33 г (0,0088 г-екв) сульфопохідного гіперрозгалуженого олігоестерполіолу з 0,61 г (0,0088 г-екв) триазолу в 10 мл ацетону за кімнатної температури протягом доби. Розчинник видаляли при зниженому тиску, отриманий продукт промивали діетиловим етером. Синтезований продукт висушували у вакуумі за 6570 °C до постійної маси. Вихід продукту - 78 %. Отримана сполука розчинна у спиртах, ацетоні, диметилформаміді, диметилсульфоксиді і нерозчинна в бензені діетиловому етері та гексані. Температура термоокислювальної деструкції - (221 °C) -1 В ІЧ-спектрах спостерігаються смуги поглинання, обумовлені ν С=О (1728) см , ν SO (1141-1 -1 -1 -1 1277) см , ν аг С-С (1574-1641) см , ν С-О-С, ν С(О)-О (1082-1396) см , ν ar C-N (1020) см , ν al -1 -1 -1 + -1 C-H (2883-2941) см , аг С-Н (2970) см , ν Ν-Η (3427) см , ν Ν-Η (2507-2652) см . 2 UA 121417 U 5 Іонну провідність (σdc) синтезованих сполук визначали методом діелектричної релаксаційної спектроскопії в температурному інтервалі 20-120 °C з використанням діелектричного спектрометра на основі моста змінного струму Р5083 з двоелектродним вічком із нержавіючої сталі. Частотний діапазон вимірів складав 0,1-100 кГц. Перед початком дослідження зразки прогрівали до 100 °C протягом 30 хв в струмі сухого азоту для видалення вологи, сорбованої з повітря. Виміри проводилися в струмі сухого азоту. Таблиця Склад та фізико-хімічні властивості гіперрозгалуженого олігоетеру з сульфонаттриазолієвими групами σdc, См/см № Зразок MM г/моль Td, °C 50 °C 100 °C 120 °C гіперрозгалужений олігоестер з -4 -3 -3 1 сульфонаттриазолієвими 10716 221 3,210 3,610 6,410 групами -4 -4 -3 2 прототип 12951 6.1510 8.8310 3,2210 10 З таблиці видно, що запропонований гіперрозгалужений олігоетер з сульфонаттриазолієвими групами для паливних елементів, характеризується порядком -3 -4 протонної провідності 10 -10 См/см за температури 50-120 °C. Джерела інформації: 3 UA 121417 U 5 10 1. Hallett J.P., Welton T. Room-temperature ionic liquids: solvents for synthesis and catalysis. 2 // Chem. Rev. 2011. V. 111. № 5. P. 3508. 2. Bideau J.L., Viau L., Viowc A. Ionogels, ionic liquid based hybrid materials // Chem. Soc. Rev. 2011. - V. 40. - № 2. - P. 907. 3. Greaves T.L., Drummond C.J. Protic ionic liquids: properties and applications. // Chem. Rev. 032008. - V. 108. - № 1. - P. 206. 4. Mecerreyes D. Polymeric ionic liquids: broadening the properties and applications of polyelectrolytes // Progr. Polymer Sci. 2011. - V. 36. - № 12. - P. 1629. 5. Yuan J., Meccerreyes D., Antonietti M. Poly(ionic liquid)s: an update // Progr. Polymer Sci. 2013. - V. 38. - № 7. - P. 1009. 6. Деклараційний патент на корисну модель № 91176 від 25.06.2014 Бюл.№ 12. Гіперрозгалужений олігоетер з сульфатними групами як протонпровідна сполука - прототип ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Гіперрозгалужений олігоеcтер з сульфонаттриазолієвими групами загальної формули: 20 як протонпровідна сполука для паливних елементів. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4