聚乙二醇二丙烯酸酯基透明凝胶电解质的制备及其性能研究_张文治

（）文章编号：９００６７３９６５２０１４０８６５４７－－－　１

聚乙二醇二丙烯酸酯基透明凝胶电解质

的制备及其性能研究

＊

张文治，刘　然，杨文飞，陈卫星

）（西安７西安工业大学材料与化工学院，１００２１

、、摘　要：碳酸丙烯酯（聚乙二醇二丙烯酸酯（ＳｉＣＦＯＣ）ＥＧＤＡ）ＬＰＰ　将三氟甲烷磺酸锂（３３）以及２，混匀后，采用紫外光固化法制备高分子透明凝胶２－二甲氧基－２－苯基苯乙酮（ＡＰ）ＤＭＰ电解质．其中，ＳＰｉＣＦＯＣ、ＰＥＧＤＡ和ＤＭＰＡＰ的加入量是影响凝胶电解质电导率的四个Ｌ３３、

４

正交设计进行试验，主要因素，各因素分别设置５个水平，采用Ｌ以凝胶电解质的电导率５）２５（

作为考察指标．通过极差分析，得出影响电导率的因素顺序为ＬＳｉＣＦＯＣ＞ＰＥＧＤＡ＞３３＞Ｐ

制备试验中Ｌ采用紫外－可见ＳＰｉＣＦＤＭＰＡＰ，ＯＣ和ＰＥＧＤＡ的最佳质量比为０．３∶３∶１．３３、光谱仪、四探针电导率测定仪分别对凝胶电解质的光透过率、结晶程度和电导率进行了ＲＤ、Ｘ表征．结果表明，所制备的凝胶电解质具有较高的可见光透过率和电导率．通过在水中浸泡及外界自然环境下放置试验，测试表明所制得的凝胶电解质的稳定性较好．关键词：凝胶电解质；电导率；稳定性　聚乙二醇二丙烯酸酯；中图号：６３１．２　　　　文献标志码：　Ｏ　Ａ

ＰｒｅａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＴｒａｎｓａｒｅｎｔＧｅｌ　　　　　　ｐｐＥｌｅｃｔｒｏｌｔｅＢａｓｅｄｏｎＰｏｌｅｔｈｌｅｎｅＧｌｃｏｌＤｉａｃｒｌａｔｅ　　　　　ｙｙｙｙｙ

，，ｅＺＨＡＮＧ　ＷｚＬＲＹＷＣＨＥＮ　Ｗｘｅｎ－ｈｉＩＵ　ａｎ，ＡＮＧ　ｅｎ－ｉｅｉ－ｉｎｆｇ

（，’，’）ＳＸｉａｎ７１００２１，ＣｈｉｎａＸｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ　　　　　　　　ｇｙｇｇ

：　Ａ，，ＡｂｓｔｒａｃｔＳｆｔｅｒ　ｌｉｔｈｉｕｍ　ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ　ｓｕｌｆｏｎａｔｅ（ＬｉＣＦＯｒｏｌｅｎｅ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ（ＰＣ）３３）ｐｐｙ

ｈｌｅｔｈｌｅｎｅ　ｌｃｏｌ　ｄｉａｃｒｌａｔｅ（ＰＥＧＤＡ）ａｎｄ　２，２－ｄｉｍｅｔｈｏｘｅｎｌａｃｅｔｏｈｅｎｏｎｅ（ＤＭＰＡＰ）ｗｅｒｅｏｙｙｇｙｙｙ－２－ｐｙｐｐ

，ｕｎｉｆｏｒｍｌｍｉｘｅｄｏｌｍｅｒ　ｅｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅ　ｗａｓ　ｒｅａｒｅｄ　ｂＵＶ　ｃｕｒｉｎｏｆ　ｔｈｅ　ｈｏｔｏｏｌｍｅｒｉｚａｂｌｅｙ　ｐｙｇｙｐｐｙ　ｇ　ｐｐｙ

４

，５）ｏｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅ　ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｌｒｔｈｏｏｎａｌ　ｔｅｓｔｔｈｅ　ｆｏｕｒ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｔｈｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔ２５（ｙｇｇ　ｙ，ＳＰｏｆ　ｅｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ＬｉＣＦＯＣ，ＰＥＧＤＡ　ａｎｄ　ＤＭＰＡＰ，ｗｅｒｅ３３，ｇｙｉｎｖｅｓｔｉａｔｅｄ．Ｅａｃｈ　ｆａｃｔｏｒ　ｗａｓ　ｔｅｓｔｅｄ　ａｔ　５ｌｅｖｅｌｓ．Ｔｈｅ　ａｎａｌｓｉｓ　ｏｆ　ｒａｎｅ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｍｏｒｔａｎｃｅ　ｏｆｇｙｇｐＳｆａｃｔｏｒｓ　ｅｆｆｅｃｔｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｗｅｒｅ　ＬｉＣＦＯＣ＞ＰＥＧＤＡ＞ＤＭＰＡ　Ｔｈｅ　ｏｔｉｍｕｍ　ｍａｓｓ　ｒａｔｉｏ３３＞Ｐｙ　ｐ：：，ＳＰｏｆ　ＬｉＣＦＯＣ　ａｎｄ　ＰＥＧＤＡ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ａｓ　０．３３１．Ｐ．Ｔｈｅ　ｖｉｓｉｂｌｅ　ｌｉｈｔ　ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅｃｒｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ３３，ｇｙ，ｄｅｒｅｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｏｆ　ｅｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｂｕｓｉｎＵＶ－ｖｉｓ　ｓｅｃｔｒｏｈｏｔｏｍｅｔｅｒＸＲＤ　ａｎｄｇｙ　ｇｙｙ　ｇ　ｐｐ

１２０１３１６２＊收稿日期：－－

）；）基金资助：陕西省教育厅自然科学专项（国家自然科学基金项目（０１３ＪＫ０６５３２５１３０３１４７

，作者简介：男，西安工业大学讲师，主要研究方向为有机／高分子光电功能材料的设计与可控制备．张文治（９８０１－）

：Ｅ－ｍａｉｌｚｈａｎｗｚ＠ｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．ｇ

，ｆｏｕｒｏ－ｉｎｔ　ｒｏｂｅ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｒｅｓｅｃｔｉｖｅｌ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｅａｒｅｄ　ｅｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅ　ｈａｄ　ｈｉｈｐｐｐｙｐｐｇｙｇｖｉｓｉｂｌｅ　ｌｉｈｔ　ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔ．Ｂｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｓｔａｎｄｉｎｉｎ　ｏｕｔｓｉｄｅ　ｎａｔｕｒａｌｇｙｙ　ｇ　

，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｉｔ　ｗａｓ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｏｆ　ｅｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅ　ｗａｓ　ｏｏｄ．ｙ　ｇｙｇ：；；；ｅｗｏｒｄｓＫ　ｐｏｌｅｔｈｌｅｎｅ　ｌｃｏｌ　ｄｉａｃｒｌａｔｅｅｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｙｙｇｙｙｇｙｙｙ　　　凝胶电解质由于是用胶凝剂使液体电解质束

缚在交联网络中，体系中保持了与液体电解质相似的离子通道和迁移性，使其具有良好的导电性，离子电导率与液体电解质相当，且凝胶状易于与电极形成良好的接触，又可以克服液体电解质存在的问

１］

高分子凝胶电解质因其易于加工成型、粘着题［．

：分析纯，剂有限公司；碳酸丙烯酯（阿拉丁试Ｃ）Ｐ剂（上海）有限公司；聚乙二醇二丙烯酸酯：（分析纯，阿拉丁试剂（上海）有限公司；ＥＧＤＡ）Ｐ

：分析纯，２－苯基苯乙酮（ＡＰ）２，２－二甲氧基－ＤＭＰ百灵威科技有限公司．

２　ＰＥＧＤＡ基透明凝胶电解质的制备１．

准确称取一定量的预先经干燥处理的三氟甲，放入１烷磺酸锂（ＳｉＣＦＯ０ｍＬ的小玻璃瓶中，Ｌ３３），超声振荡１ｈ，然后加入增塑剂碳酸丙烯酯（Ｃ）Ｐ使其完全溶解于Ｐ之后，将适Ｃ中形成均相体系．加入到上述溶量的聚乙二醇二丙烯酸酯（ＥＧＤＡ）Ｐ液中，在一个暗的手套箱中使用磁力搅拌器混合．，最后加入２，２－苯基苯乙酮（ＡＰ）２－二甲氧基－ＤＭＰ

剧烈搅拌一天后得到可固化的电解质溶液．该溶液经紫外灯辐照一定时间后，发生光聚合固化得到固态的聚合物电解质．３　测试与表征方法１．

日本岛津公司ＵＶ－波长２５５０型紫外光谱仪，

分辨率０．采样间隔０．范围２００～９００ｎｍ，１ｎｍ，５测定高分子凝胶电解质在不同波长时的透光ｎｍ，

／率．日本理学公司Ｄ２５００型Ｘ射线粉末衍ＭＡＸ－对样品进行物相分析，射仪（工作电压和管ＲＤ）Ｘ电流分别为４波长０ｋＶ和２５０ｍＡ，Ｃｕ　Ｋα射线，

／，扫描速度为１．扫描角度１５４０　５６ ，８°ｍｉｎ０°～１．

苏州电讯仪器厂Ｓ９０°．Ｚ８５型四探针电导率测定

仪，在已知厚度的每个样品上均匀地选择５个不同位置，分别测定其电阻率，从而得到电导率．

性好、质量轻等优点成为固体电解质的理想材料，在信息储存器、电致变色显示器、智能窗、传感器和全固态二次电池等领域得到了广泛研究并取得了较好效果．聚合物凝胶电解质主要由聚合物、增塑剂和锂盐组成，具有液体电解质电池体系中的隔膜与离子电导载体的功能．通过将增塑剂引入到聚合

２］

物基体中，可以提高凝胶电解质的离子导电率［．［３］近来，ｅｒｎａｎｄｅｓ等研制了一种可用于电致变色Ｆ

／硅氧器件的锂离子和铕离子掺杂的聚（己内酯）?ε烷生物复合电解质，将该电解质与氧化钨活性层组，且在第二次装成变色器件，其响应时间约为５０ｓ

［４］循环中具有高的着色效率．Ｎｕｅｎ等利用逐层ｇｙ

组装技术构造了一种新的固态聚合物电解质薄膜，其中线性聚（乙烯亚胺）和聚环氧乙烷可以通过高分子的链段运动加强锂盐的溶解和离子传输．

目前，作为最具代表性的凝胶电解质基体材料之一，聚乙二醇二丙烯酸酯已被用于凝胶电解质的

５－７］

然而，研究［对聚乙二醇二丙烯酸酯基高分子凝．

胶电解质组成的最佳配比、电解质电导率的影响因素以及凝胶电解质在水中浸泡和外界自然环境下稳定性的研究较少．其研究对于揭示凝胶电解质中大分子链聚集态结构的变化、深入了解电导率的影响因素和探讨其在外界环境条件下的适用性及稳定性具有重要意义．因此，文中通过紫外光固化方法制备了聚乙二醇二丙烯酸酯基高分子凝胶电解质，采用正交试验法研究了凝胶电解质电导率的影响因素，并考察了凝胶电解质在外界条件下的稳定性．

２　结果与讨论

２．１　凝胶电解质制备试验中最佳配比的确定

在制备聚乙二醇二丙烯酸酯基凝胶电解质的过程中，三氟甲烷磺酸锂、碳酸丙烯酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和２，２－苯基苯乙酮的加入量２－二甲氧基－是影响样品电导率的四个主要因素，每个因素分别

４

）正交设计进行试验，设置５个水平，采用Ｌ以５２５（

１　实验部分

１．１　原料及试剂

：分析纯，三氟甲烷磺酸锂（玛雅试ＳｉＣＦＯＬ３３）

所制得的凝胶电解质的电导率σ作为考察指标．制

根据正交表所列备试验的因素水平设置参见表１．

并测定各组样２５组试验制备高分子凝胶电解质，品的电导率．通过对所得结果进行极差分析，可得试验最优水平，从而得出影响电导率的因素顺序以及最佳配比．

由直观分析表２中的极差Ｒ可知各因素的影由此可知影响凝胶电响大小顺序为Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ，

解质电导率的主要因素为ＬＳｉＣＦＯＣ的含３３与Ｐ量．根据各因素均值大小可得出最佳制备条件为即凝胶电解质制备试验中ＬＢＣＳｉＣＦＯＡ２５１Ｄ３，３３、以最优配ＰＣ和ＰＥＧＤＡ的最佳质量比为０．３∶３∶１．比进行五组重复实验，所得５个样品的电导率分别为·１１．７０ｍＳ·ｃｍ－１、．８７ｍＳ·ｃｍ－１、．５５ｍＳｃｍ－１、１

··１．２７ｍＳｃｍ－１和１．５０ｍＳｃｍ－１，平均电导率·为．５８ｍＳｃｍ－１．１

２．２　凝胶电解质的透光率和Ｘ射线衍射谱

图１为聚乙二醇二丙烯酸酯基凝胶电解质薄膜的紫外－可见光透过率曲线．从图１中可以看出，

的不断增加，随着波长λ（凝胶电解４００～７００ｎｍ）

质的光透过率先降低后升高．当波长为４４０ｎｍ时，聚合物电解质样品的透光率最低，降至７５％；而后逐渐升高，同时在７透光率最高接近９２％．００表明样品ｎｍ处凝胶电解质薄膜的透光率也较高，在可见光区的透光性较好．

三氟甲烷磺酸锂的Ｘ从ＲＤ图谱如图２所示．处出现明显的结晶衍图２可以看到，在２θ＝３１．８°射峰．由此可知，如果三氟甲烷磺酸锂在电解质体系中发生结晶，则会在３１．８°处出现其特征衍射峰．图３为聚乙二醇二丙烯酸酯基凝胶电解质的附近没有出从图３可以看出，在３ＲＤ图谱，１．８°Ｘ

现明显的晶体衍射峰，表明在凝胶电解质体系中，增塑剂兼溶剂ＰＣ对三氟甲烷磺酸锂的溶解性较与好．同时，也表明凝胶电解质中锂盐（ＳｉＣＦＯＬ３３）体系中锂盐没有因为离子积聚ＰＣ的配比较合理，而发生二次结晶．

表１　凝胶电解质制备的正交试验表

ａｂ．１　ＯｒｔｈｏｏｎａｌｅｘｅｒｉｍｅｎｔｏｆｒｅａｒａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅＴ　　　　　　ｇｐｐｐｇｙ

试验号１　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　１１　１２　１３　１４　１５　１６　１７　１８　１９　２０　２１　２２　２３　２４　２５　

Ａ／ｍＬｇｉＣＦＯＳ１００．　０．１０　０．１０　０．１０　０．１０　０．１５　０．１５　０．１５　０．１５　０．１５　０．２０　０．２０　０．２０　０．２０　０．２０　０．２５　０．２５　０．２５　０．２５　０．２５　０．３０　０．３０　０．３０　０．３０　０．３０　

Ｂ

ｍＰＣ／ｇ０．５０　０．７５　１．００　１．２５　１．５０　０．５０　０．７５　１．００　１．２５　１．５０　０．５０　０．７５　１．００　１．２５　１．５０　０．５０　０．７５　１．００　１．２５　１．５０　０．５０　０．７５　１．００　１．２５　１．５０　

Ｃ

Ｄ／ｍＤＭＰＡＰｇ０．００１８　　０．００２７　　０．００３６　　０．００４５　　０．００５４　　０．００３６　　０．００４５　　０．００５４　　０．００１８　　０．００２７　　０．００５４　　０．００１８　　０．００２７　　０．００３６　　０．００４５　　０．００２７　　０．００３６　　０．００４５　　０．００５４　　０．００１８　　０．００４５　　０．００５４　　０．００１８　　０．００２７　　０．００３６　　

样品的电导率／

ｍＳ·ｃｍ－１

０．４９３７　０．５１１８　０．９４０６　０．８５９３　０．６４９１　０．８４１８　０．４０４６　０．３７１６　１．０３３８　１．２４４６　０．３４６１　０．３９３４　０．６０４２　０．７２６０　０．９３７８　０．２４２８　０．１７０７　０．５２７９　０．５４３２　０．５７８９　０．１８４６　０．３８６１　０．２９１０　０．４４８６　０．３５１１　

ｍＰＥＧＤＡ／ｇ０．５０　０．７５　１．００　１．２５　１．５０　０．７５　１．００　１．２５　１．５０　０．５０　１．００　１．２５　１．５０　０．５０　０．７５　１．２５　１．５０　０．５０　０．７５　１．００　１．５０　０．５０　０．７５　１．００　１．２５　

表２　正交试验的直观分析表

Ｔａｂ．２　Ｒａｎｅａｎａｌｓｉｓｏｆｏｒｔｈｏｏｎａｌｅｘｅｒｉｍｅｎｔ　　　　ｇｙｇｐ

试验指标

Ａ／ｍＬｉＣＦＳＯｇ５４５３．４　　９６４３．８　　０７５３．０　　６３５２．０　　１．６６１４　　０．６９０９　　７９３０．７　　０１５０．６　　１２７０．４　　３２３０．３　　０．４４７０　　

Ｂ

ｍＰＣ／ｇ２．１０９０　　１．８６６６　　２．７３５３　　３．６１０９　　３．７６１５　　０．４２１８　　０．３７３３　　０．５４７１　　０．７２２２　　０．７５２３　　０．３９７０　　

Ｃ

Ｄ／ｍＤＭＰＡＰｇ２．９０８７　２．８９４４　３．０３０２　２．９１４２　２．２８８９　０．５５８２　０．５７８９　０．６０６０　０．５８２８　０．４５７８　０．１４８２　

ｍＰＥＧＤＡ／ｇ３．３７８３　　３．１２５６　　２．７１８８　　２．２１８２　　２．６４２４　　０．６７５７　　０．６２５１　　０．５４３８　　０．４４３６　　０．５２８５　　０．２３２１　　

Ｋ１Ｋ２Ｋ３Ｋ４Ｋ５

珡１Ｋ珡２Ｋ珡３Ｋ珡４Ｋ珡５Ｋ

Ｒ　

图１　凝胶电解质薄膜的紫外－可见光透射光谱Ｆ－ｖｉ．１　ＵＶｉｓ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　ｅｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅ　ｆｉｌ

ｍｇｐｇｙ

图３　凝胶电解质的ＸＲＤ图谱

Ｆｉ．３　ＸＲＤ　ｓｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　ｏｌｍｅｒ　ｅｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｔ

ｅｇｐｐｙｇｙ

图２　三氟甲烷磺酸锂的ＸＲＤ图谱ＦＳｉ．２　ＸＲＤ　ｓｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　ＬｉＣＦＯ３３ｇｐ

图４　凝胶电解质的电导率随锂盐含量的变化Ｆｉ．４　Ｃｈａｎｅ　ｏｆ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｏｆ　ｅｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅｇｇｙ　ｇｙ

ｖｅｒｓｕｓ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ＬｉＣＦＯＳ３３

２．３　不同盐含量对电解质电导率的影响

以最佳配比为基准，只改变配比中的三氟甲烷磺酸锂的加入量，而其他组分的添加量不变，从而确定不同盐含量对凝胶电解质电导率的影响．聚乙二醇二丙烯酸酯基凝胶电解质电导率随锂盐含量的变化如图４所示

．

从图４可知，随着锂盐含量的增加，凝胶电解凝质的电导率先增大，当盐含量达到０．１５０ｇ时，之胶电解质的电导率达到最大值１．３５ｍＳ·ｃｍ－１．

后，随锂盐含量的进一步增加，凝胶电解质的电导率开始减小，最后降至０．由３００ｍＳ·ｃｍ－１左右．

此可知，在凝胶电解质体系中锂盐的添加量不是越多越好，而是局限于一定的范围内．随着盐含量的增加，凝胶电解质的电导率会增大．这是由于锂盐完全溶解于增塑剂中，在凝胶体系中与载离子络合形成配位键，而此时盐发生解离所产生的阴阳离子之间的距离较远，体系中阴阳离子的密度也较小，这就使得盐离子在电场作用下可有效地发生移动，从而表现出凝胶体系离子电导率的提高．而随着锂盐的进一步加入，溶解到增塑剂中的盐含量逐渐增大，凝胶电解质体系中阴阳离子的密度增加，离子间距缩小，这就使得盐离子接触的概率增加，从而使盐在凝胶电解质体系内部发生积聚并产生重结晶．这使得凝胶电解质中聚合物链段的运动以及载离子的移动受阻，从而使体系的电导率降低．４　ＰＣ含量不同对电导率的影响２．

以最佳配比为基准，只改变配比中碳酸丙烯酯（的加入量，而其他组分的添加量不变，从而确Ｃ）Ｐ

定不同增塑剂含量对凝胶电解质电导率的影响，实验步骤同上．图５为凝胶电解质的电导率随增塑剂含量的变化．从图５可知，随着增塑剂含量的增加，凝胶电解质的电导率起始变化不大，之后逐渐增·ｃ大．在实验测试范围内，电导率从０．４００ｍＳｍ－１

由图可知，增加至１凝胶电解质的．３０ｍＳ·ｃｍ－１．电导率随增塑剂含量的增加而增大

．

胶电解质中的造孔作用，使得在体系内部产生更多微孔，而体系中的微孔也起着离子传输的作用，从而进一步提高体系的电导率．５　紫外光固化时间对电导率的影响２．

将未固化的电解质溶液样品分别在紫外灯下、、固化１０ｍｉｎ２０ｍｉｎ３０ｍｉｎ、４０ｍｉｎ和５０ｍｉｎ后测定其电导率．图６为凝胶电解质电导率随紫外光固化时间的变化曲线，从图６可以看到，随着光固），电导率逐渐降低．这是化时间的延长（０ｍｉｎ＜３由于在紫外光作用下，聚合物链段发生交联，电解质体系内自由链段、支链的数量减少，使得锂离子在电解质中传输所需的载体与传输位点减少，从而降低体系的离子电导率．当固化时间大于３０ｍｉｎ后，其电导率基本不变，维持在１．５０ｍＳ·ｃｍ－１左

右，表明随着紫外固化时间的增加，聚合物基体交联几乎不再发生，凝胶体系内部趋于稳定

．

图６　凝胶电解质的电导率随紫外光固化时间的变化

Ｆｏｆｅｌｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅａｓａｉ．６　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔ　　　　ｇｙｇｙ　

ｔｉｍｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＵＶｃｕｒｉｎ　　　ｇ　

２．６　水中浸泡时间对电导率的影响

将凝胶电解质样品在去离子水中浸泡１ｈ、图７为２ｈ、３ｈ、４ｈ和５ｈ后测定其电导率的变化．凝胶电解质的电导率随浸水时间的变化曲线．从图随着浸泡时间的延长，电导率先逐渐７可以看到，增大，达到最大值后又逐渐减小．在浸水１～２ｈ的时间段内，电导率的变化不是很大（从１．５０

而后，随浸水时间．ｍＳ·ｃｍ－１到２．００ｍＳ·ｃｍ－１）的延长，到３ｈ时，电导率明显增大（达到

，这是由于水在电解质体系００ｍＳ·ｃｍ－１以上）３．

内部可起到增塑剂的作用，从而促进了锂离子的传导．当在水中浸泡３ｈ之后，体系的电导率开始降低．这是由于水分子与聚合物链间可形成氢键，大量氢键的作用使得聚合物链段的运动受到阻碍，从

图５　凝胶电解质的电导率随ＰＣ含量的变化Ｆｉ．５　Ｃｈａｎｅｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｏｆｅｌｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅ　　　　ｇｇｙｇｙ　

ｖｅｒｓｕｓａｄｄｉｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｏｆＰＣ　　　　

增塑剂在凝胶电解质内部起着溶解锂盐的作用，同时还起着造孔的作用．在凝胶电解质体系中，随着增塑剂含量的增加，有机锂盐解离为阴阳离子的数量增大，体系中离子的密度增加，更多的阳离子与基体位点发生络合或配位并随链段运动而传导，使得体系的离子电导率增加．此外，增塑剂在凝

而导致体系的离子电导率降低，浸水时间越长，这种阻碍作用越明显．由图７可知，在浸水测试的时间范围内，样品最终的电导率仍然保持在１．５８表明制得的电解质在水中的稳定ｍＳ·ｃｍ－１以上，性较好

．

得凝胶电解质样品的电导率明显增大；后期随着空气湿度降低，样品电导率减小．从整体而言，虽然空气中的水蒸气会影响凝胶电解质的电导率，但即使在湿度很大（雨天）的情况下，样品电导率的变化也不是很大；同样在光照（晴天）下样品的电导率变化也不大．由图可知，凝胶电解质电导率在不同外界自然条件下的变化不同，但整体较稳定，电导率仍保持在１．５０ｍＳ·ｃｍ－１以上．

３　结论

）通过紫外－可见光谱仪、四探针电导１ＲＤ、Ｘ

率测定仪分别对凝胶电解质的光透过率、结晶相态和电导率进行了测试，以凝胶电解质的电导率作为考察指标，得到了试样的最佳配比．正交试验结果

图７　凝胶电解质的电导率随浸水时间的变化Ｆｉ．７　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｏｆｅｌｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅａｓａ　　　　ｇｙｇｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｉｍｍｅｒｓｉｏｎｔｉｍｅｉｎｗａｔｅｒ　　　　　

表明不同组分对电解质电导率影响的大小顺序为经极差分ＳｉＣＦＯＣ＞ＰＥＧＤＡ＞ＤＭＰＡＰ；Ｌ３３＞Ｐ析后，得出电解质制备试验中ＬＰＳｉＣＦＯＣ和３３、

３∶３∶１．ＰＥＧＤＡ的最佳质量比为０．）凝胶电解质薄膜的紫外－可见光透过率曲２

线表明其在可见光区的透光性较好；电解质的电导率随锂盐含量的增加会发生变化，这是由锂盐的解离和重结晶所导致的．此外，通过在水中浸泡及外界自然环境下放置试验，测试结果表明所制得的凝胶电解质的稳定性较好．参考文献：

［］染料敏化太阳能电池中聚合物凝胶电解质１　杨宏训．

及Ｔ泉州：华侨大学材料科学ｉＯＤ］．２有序膜的研究［与工程学院，００６．２

Ｈｏｎ　　ＹＡＮＧ　ｕｎ．Ｓｔｕｄｏｎ　Ｐｏｌｍｅｒ　Ｇｅｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅ－ｘｇｙ　ｙｙ

Ｏ－Ｓａｎｄ　ＴｉＯｒｄｅｒｅｄ　Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　ｆｏｒ　Ｄｅｅｎｓｉｔｉｚｅｄ　Ｓｏｌａｒ２－ｙ［：ＣｅｌｌｓＤ］．ＱｕａｎｚｈｏｕＣｏｌｌｅｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　＆ｇ，，（）ＥｎｉｎｅｅｒｉｎＨｕａｉａｏ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ２００６．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅｇｇｑｙ［］导电聚合物基电致变色器件的制备及机理２　董子尧．

研究［北京：北京服装学院材料科学与工程学Ｄ］．院，２０１１．

ｏ．Ｔｈｅ　Ｐｒｅａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　Ｓｔｕｄａ－　　ＤＯＮＧ　Ｚｉｐｙｙ

ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ［：ＰｏｌｍｅｒＤ］．ＢｅｉｉｎＳｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄｙｊｇ，，ＥｎｉｎｅｅｒｉｎＢｅｉｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｆａｓｈｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｇｊｇ　ｇｙ（）２０１１．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ

［３］　ＦＥＲＮＡＮＤＥＳ　Ｍ，ＮＯＢＲＥ　Ｓ　Ｓ，ＲＯＤＲＩＧＵＥＳ　Ｌ　Ｃ，

ｎｄ　Ｅｕｅｔ　ａｌ．Ｌｉａ

＋

３＋

２．７　自然环境下放置时间对电导率的影响

将凝胶电解质样品在自然环境下分别放置、、、通过电４ｄ６ｄ８ｄ和１０ｄ后测定其电导率，２ｄ

导率的变化来考察凝胶电解质薄膜的稳定性．图８为凝胶电解质电导率随自然环境下放置时间的变化曲线

．

图８　凝胶电解质的电导率随自然环境中放置时间的变化

ｉ．８　ＣｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｏｆｅｌｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅｖｅｒｓｕｓＦ　　　ｇｙｇｙ　

ｓｔａｎｄｉｎｔｉｍｅｉｎｎａｔｕｒａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ　　　ｇ　

从图８可以看到，聚合物凝胶电解质的电导率凝胶发生了一定幅度的变化．在外界放置２ｄ时，电解质样品电导率只有小幅增加，达到当放置４ｄ时，变化幅度仍然不７５ｍＳ·ｃｍ；１．

大．电导率的增加是由外界空气湿度增大所导致

－１

）／Ｄ－ｏｅｄ　Ｐｏｌε?ＣａｒｏｌａｃｔｏｎｅＳｉｐｙ（ｐ

ｌ－ｏｘａｎｅ　Ｂｉｏｈｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｔｅｓ　ｆｏｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ　Ｄｅｙｙ［］，ｉｃｅｓＪ．ＡＣＳ　Ａｌｉｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ２０１１，ｖｐｐ

的．随放置时间的进一步延长，由于下雨的缘故，使

（）：２００７，８４３６７．

［］，６　ＤＩＮＧ　Ｙ　ＪＩＮＥＲＮＡＬＥ　Ｍ　Ａ，ＳＯＴＺＩＮＧ　Ｇ　Ａ．Ｃｏｎ－

ｕｃｔｉｖｉｔＴｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ＰＥＤＯＴ－ＰＳＳ　Ｉｍｒｅｎａｔｅｄ　Ｆａｂｒｉｃｄｙ　ｐｇａｎｄ　ｔｈｅ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃｙ　，Ｔｅｘｔｉｌｅ［Ｊ］．ＡＣＳ　Ａｌｉｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｐｐ（）：２０１０，２６１５８８．

［］，７　ＩＮＶＥＲＮＡＬＥ　Ｍ　Ａ，ＤＩＮＧ　Ｙ　ＪＳＯＴＺＩＮＧ　Ｇ　Ａ．Ａｌｌ－

ｒａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ　Ｓａｎｄｅｘ［Ｊ］．ＡＣＳ　ＡｌｉｅｄＯｇｐｐｐ

：，（）２９６．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ２０１０，２１

：（）２９５３．３８

［］４ＥＮＣＡ，ＡＲＧＵＮ　Ａ　Ａ，ＨＡＭＭＯＮＤＰＴ，　ＮＧＵＹ　　　　

ｅｔａｌ．Ｌａｅｒ　ａｅｒ　Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ　Ｓｏｌｉｄ　Ｐｏｌｍｅｒ　Ｅｌｅｃ－ｂ－Ｌ－ｙｙｙｙ］ｒｏｌｔｅ　ｆｏｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅｓ［Ｊ．Ｃｈｅｍｉｓｔｒｏｆｔｙｙ　

，（）：Ｍａｔｅｒｉａｌｓ２０１１，２３８２１４２．［］，５　ＳＥＳＨＡＤＲＩ　Ｖ，ＰＡＤＩＬＬＡ　ＪＢＩＲＣＡＮ　Ｈ，ｅｔ　ａｌ．Ｏｔｉ－ｐ

，ｍｉｚａｔｉｏｎＰｒｅａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｓｈｏｒｔ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｐｆｏｒ　３０ｃｍ　Ａｃｔｉｖｅ　Ａｒｅａ　Ｄｕａｌ　Ｃｏｎｕａｔｅｄ　Ｐｏｌｍｅｒｊｇｙ，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ　Ｗｉｎｄｏｗｓ［Ｊ］．Ｏｒａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｇ

２

（责任编辑、校对　张　超）

檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪

（上接第６３７页）

参考文献：

［］航空钎焊技术［北京：航空工业出版社，００８．Ｍ］．２１　张辉．　　ＺＨＡＮＧ　Ｈｕｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｏｆ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　ＢｒａｚｉｎＭ］．ｇｙ　ｇ［

：，ＢｅｉｉｎＴｈｅ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ＰｕｂｌｉｓｈｉｎＨｏｕｓｅｊｇｇ　（）２００８．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ

［］］李卫兵．真空钎焊技术的应用［真空，２　仇绪亮，９９５Ｊ．１

（）：３２．３

，ｉａｎＬＩ　Ｗｅｉｉｎ．Ａｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｖａｃｕｕｍ　　ＱＩＵ　Ｘｕ－ｌ－ｂｇｇｐｐ

［］（）：ＳｏｌｄｅｒｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏＪ．Ｖａｃｕｕｍ，１９９５３３２．ｇ　ｇｙ）　　（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ

［］钎焊［北京：机械工业出版社，３　邹僖．９９７．Ｍ］．１：　　ＺＯＵ　Ｘｉ．ＢｒａｚｉｎＭ］．ＢｅｉｉｎＭａｃｈｉｎｅｒＩｎｄｕｓｔｒｇ［ｊｇｙ　ｙ

，（）Ｐｒｅｓｓ１９９７．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ

［］－Ｓ－Ｍ４　张连生．Ａｌｉｇ系锻铝合金真空钎焊低熔点钎料

的研究［天津：河北工业大学，００６．Ｄ］．２

　　ＺＨＡＮＧ　Ｌｉａｎ－ｓｈｅｎ．Ｔｈｅ　Ｓｔｕｄｏｆ　Ｆｉｌｌｅｒ　Ｍｅｔａｌ　ｏｆｇｙ　

Ｌｏｗ　Ｍｅｌｔ　Ｐｏｉｎｔ　ｆｏｒ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｂｒａｚｉｎｏｆ　Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ　ｇ：Ｈｅｒｉｅｓ　Ａｌｌｏｓ［Ｄ］．Ｔｉａｎｉｎｅｂｅｉ　ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｆＳｙｊｙ　ｏ

，（）Ｔｅｃｈｎｏｌｏ２００６．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅｇｙ［］张世芝，翟鹏．真空钎焊技术在极化天线中的５　崔文超，

（）］：应用［焊接技术，０１１，４０６８．Ｊ．１２

，，　　ＣＵＩ　Ｗｅｎ－ｃ－ｚｈａｏＺＨＡＮＧ　ＳｈｉｈｉＺＨＡＩ　Ｐｅｎ．Ｔｈｅｇ

Ｕｓｅ　ｏｆ　Ｖａｃｕｕｍ　ＳｏｌｄｅｒｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏｉｎ　Ｐｏｌａｒｉｚｅｄｇ　ｇｙ　［］，：ＡｎｔｅｎｎａＪ．ＷｅｌｄｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏ２０１１，４０（６）８．１ｇ　ｇｙ（）ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ

［］汤晓云，安绍孔，等．钎焊技术及其在空空导６　樊兆宝，

］（）：弹加工中的应用［焊接技术，Ｊ．２０１１，４０１１４．３，，，ｕ　　ＦＡＮ　Ｚｈａｏ－ｂａｏＴＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｙｎＡＮ　Ｓｈａｏ－ｋｏｎｇ

ｅｔ　ａｌ．Ｖａｃｕｕｍ　ＳｏｌｄｅｒｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｕｓｅ　ｉｎｇ　ｇｙ　］，Ｍｉｓｓｉｌｅ　ＰｒｏｃｅｓｓｉｎＪ．ＷｅｌｄｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏ２０１１，４０ｇ［ｇ　ｇｙ（）（）：１１４．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ３

（校对　张　超）责任编辑、