Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Гіперрозгалужений олігоетер з сульфонат діетиламінними групами загальної формули:

,

як протонпровідна сполука для паливних елементів.

Текст

Реферат: Гіперрозгалужений олігоетер з сульфонат діетиламінними групами загальної формули: , як протонпровідна сполука для паливних елементів. ЯК UA 117546 U (12) UA 117546 U UA 117546 U Корисна модель належить до полімерних продуктів на основі складних поліетерів, а саме гіперрозгалужених олігоетерів з сульфонат діетиламінними групами загальної формули: , 5 10 15 20 та призначена 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 йонною провідністю, що використовуються для хімічної сепарації, сенсорів, пристроїв акумулювання енергії, в електрохромних дисплеях, процесах електролізу води [1-4]. Найближчим аналогом є гіперрозгалужений олігоетер з сульфонат імідазольними групами з -4 -3 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 (5). В основу корисної моделі поставлена задача синтез нової протонпровідної олігомерної сполуки для паливних елементів, що забезпечує широкий температурний інтервал її експлуатації та високий рівень провідності. Поставлена задача вирішується синтезом гіперрозгалуженого олігоетеру з сульфонат діетиламінними групами як протонпровідної сполуки для паливних елементів загальної формули: 1 UA 117546 U , . 5 10 Синтез гіперрозгалуженого олігоетеру з сульфонат діетиламінними групами як протонпровідної сполуки здійснювали у три стадії. На першій стадії отримуємо гіперрозгалужений олігоетер з сульфогрупами взаємодією гіперрозгалуженого олігоетерполіолу другої генерації з ангідридом 2-сульфобензойної кислоти в ДМФА (концентрація реакційної суміші 40 %) при співвідношенні ОН:ангідрид=1:1, при (80-90)°С в струмені азоту протягом (8-10) год. з наступним частковим видаленням розчинника при зниженому тиску, висадженням продукту в діетиловий етер та сушкою у вакуум-шафі (6-8) год. при (65-70)°С. Синтезований продукт переосаджували з розчину в ДМФА в діетиловий етер з наступною сушкою у вакуумшафі (6-8) год. при (65-70)°С. 2 UA 117546 U 5 10 15 20 На другій стадії проводили синтез олігоетиленоксиду з діетиламінними групами в своєму складі, який здійснювали в два етапу. На першому етапі синтезували а, со-дигліциділовий етер олігоетиленгліколю MM 1000 в масі обробкою олігоетердіолу 2,5 мольним надлишком епіхлоргідрину в присутності еквімолярної кількості NaOH при (60-65)°С протягом 4 год. По закінченні реакції непрореагований луг нейтралізовували СО 2, отриману смолу розчиняли в ацетоні та відділяли утворені в результаті реакції солі NaCl і Na 2CO3 фільтруванням. Розчинник та азеотроп реакційної води і епіхлоргідрину відганяли при зниженому тиску до постійної маси. Отриманий олігомер являє собою білу тверду речовину, розчинну в ацетоні, ТГФ, хлороформі, спирті, воді, ДМФА, ДМСО. На другому етапі отриманий епоксидний олігомер обробляли двократним мольним надлишком діетиламіну в етанолі при 60 °C протягом (1-2) год. до повного вичерпання епоксидних груп (контроль реакції здійснювали по ІЧ-спектрам) з наступним випарюванням розчинника та залишків непрореагованого аміну. Синтезована сполука являє собою білу низькоплавку речовину з температурою переходу у в'язко-текучий стан (30-40)°С, добре розчинну в воді, етиловому спирті, ацетоні, ДМФА, ДМСО. На третій стадії проводили синтез гіперрозгалуженого олігоетеру з сульфонат діетиламінними групами, який отримували нейтралізацією гіперрозгалуженого олігоетеру з сульфонат групами олігоетиленоксидом з діетиламінними групами при співвідношенні SO 3H: N(Et)2=1: 1 в етанолі за кімнатній температури та інтенсивному перемішуванні на протязі 10 хв. По закінченні реакції розчинник випарювали при (60-70)°С до постійної маси сухого залишку. 3 UA 117546 U Вихід продукту 99 %. Отриманий продукт являє собою низькоплавку бурого кольору речовину з температурою переходу у в'язко-текучий стан (30-40)°С, добре розчинну в воді, спирті, ацетоні, хлороформі, ДМФА, ДМСО та нерозчинні в гексані, діетиловому етері, бензолі. 5 10 . Будову отриманої сполуки досліджено методами ІЧ-спектроскопії. В спектрі синтезованої -1 сполуки присутні смуги поглинання  С-О-С,  S=O ((1020, 1039, 1050-1170 та 1192) см ),  C-Н -1 -1 зв'язків,  as і sy C-H зв'язків СН3 груп ((1170-1420) см ),  аr С-С ((1421-1625) см ),  С=О (1735 -1 -1 -1 -1 см ),  al С-Н (2876 см ),  аr С-Н (3059 см ) та  N-H ((3170-3700) см ) Іонну провідність (dc) синтезованої сполуки визначали методом діелектричної релаксаційної спектроскопії в температурному інтервалі 50-100 °C з використанням діелектричного спектрометра на основі моста змінного струму з двоелектродним вічком з 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. 15 4 UA 117546 U Таблиця Склад та фізико-хімічні властивості гіперрозгалуженого олігоетеру з сульфонат діетиламінними групами №№ 1 2 5 10 15 Зразок MM, г/моль гіперрозгалужений олігоетер з сульфонат діетиламінними групами Найближчий аналог dc, См/см 80 °C 100 °C 50 °C . -5 5,1 10 . -4 8.83 10 52508 1.58 10 12951 6.15 10 . -5 . -4 . -4 3,22 10 -3 З таблиці видно, що запропонований гіперрозгалужений олігоетер з сульфонат діетиламінними групами для паливних елементів характеризується порядком протонної 4 провідності 10~ См/см за температури 50-100 °C. Джерела інформації: 1 Hernandez-Floresa G., Poggi-Varaldo H.M., Solorza-Feria O. Comparison of alternative membranes to replace high cost Nafion ones in microbial fuel cells // Int. J. Hydrogen Energ. - 2016. Vol.41, №48. - P. 23354-23362. 2 Kongkanand A., Mathias, M.F. The priority and challenge of high-power performance of lowplatinum proton-exchange membrane fuel cells // Journal of Physical Chemistry Letters. - 2016. Vol.7, №7. - P. 1127-1137. 3 Diaz M., Ortiz A., Ortiz I. Progress in the use of ionic liquids as electrolyte membranes in fuel cells // J. Membr. Sci. - 2014. - Vol.469. - P. 379-396. 4 Tripathi B.P., Shahi V.K. Organic-inorganic nanocomposite polymer electrolyte membranes for fuel cell applications // Progr. Polymer Sci. - 2011. - Vol.36, №7. -P. 945-979. 5 Деклараційний патент на корисну модель № 91176 від 25.06.2014 Бюл. № Гіперрозгалужений олігоетер з сульфатними групами як протонпровідна сполука-прототип. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Гіперрозгалужений олігоетер з сульфонат діетиламінними групами загальної формули: , 25 . 9,6 10 як протонпровідна сполука для паливних елементів. 5 UA 117546 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 6

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: C08G 63/00, C08G 63/02

Мітки: гіперрозгалужений, олігоетер, протонпровідна, сульфонат, групами, діетиламінними, сполука

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/8-117546-giperrozgaluzhenijj-oligoeter-z-sulfonat-dietilaminnimi-grupami-yak-protonprovidna-spoluka.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Гіперрозгалужений олігоетер з сульфонат діетиламінними групами як протонпровідна сполука</a>

Подібні патенти