Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів

За допомогою методів ІЧ-спектроскопії та ширококутового розсіяння Рентґенових променів досліджено структуру полімерної аморфної системи на основі аліфатичного епоксидного олігомеру та солі перхлорату Літію. Встановлено координаційну взаємодію між катіонами Літію та етерними атомами Оксиґену полімерн...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Datum:	2017
Hauptverfasser:	Матковська, Л., Ткаченко, І., Демченко, В., Юрженко, М., Мамуня, Є.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2017
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140664
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів / Л. Матковська, І. Ткаченко, В. Демченко, М. Юрженко, Є. Мамуня // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 4. — С. 619-628. — Бібліогр.: 23 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-140664
record_format	dspace
spelling	Матковська, Л. Ткаченко, І. Демченко, В. Юрженко, М. Мамуня, Є. 2018-07-13T15:59:49Z 2018-07-13T15:59:49Z 2017 Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів / Л. Матковська, І. Ткаченко, В. Демченко, М. Юрженко, Є. Мамуня // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 4. — С. 619-628. — Бібліогр.: 23 назв. — укр. 1816-5230 PACS: 61.05.cp, 78.30.Jw, 81.05.Lg, 81.05.Qk, 81.07.Pr, 82.35.Np, 82.80.Gk https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140664 За допомогою методів ІЧ-спектроскопії та ширококутового розсіяння Рентґенових променів досліджено структуру полімерної аморфної системи на основі аліфатичного епоксидного олігомеру та солі перхлорату Літію. Встановлено координаційну взаємодію між катіонами Літію та етерними атомами Оксиґену полімерного ланцюга. При збільшенні вмісту солі LiClO₄ в об’ємі епоксидного полімеру має місце зміщення в область більших кутів розсіяння аморфного гало при 2θₘ ≈ 20,0°, яке характеризує близький порядок фрагментів міжвузлових молекулярних ланок ДЕГ-1 та зменшення бреґґівської віддалі між цими молекулярними ланками. С помощью методов ИК-спектроскопии и широкоуглового рассеяния рентгеновских лучей исследована структура полимерной аморфной системы на основе алифатического эпоксидного олигомера и соли перхлората лития. Установлено координационное взаимодействие между катионами лития и эфирными атомами кислорода в полимерной цепи. При увеличении содержания соли LiClO₄ в объеме эпоксидного полимера имеет место смещение в область больших углов рассеяния аморфного гало при 2θₘ ≈ 20,0°, которое характеризует ближний порядок фрагментов межузельных молекулярных звеньев ДЕГ-1 и уменьшение брэгговского расстояния между этими молекулярными звеньями. The structure of amorphous polymer systems based on aliphatic epoxy oligomers and lithium perchlorate salt is studied by methods of IR spectroscopy and wide-angle x-ray scattering. It is established the coordinating interaction between lithium cations and ether oxygen atoms of polymer chains. Gradual increasing of the LiClO₄ salt content in a volume of epoxy resin leads to displacement of the amorphous halo at 2θₘ ≈ 20,0° characterizing both the short-range order of fragments of the DEG-1 internodal molecular segments and the decrease of the Bragg distance between molecular segments. uk Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів The Effect of Lithium Perchlorate on the Structure of Epoxy Resin Composites Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів
spellingShingle	Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів Матковська, Л. Ткаченко, І. Демченко, В. Юрженко, М. Мамуня, Є.
title_short	Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів
title_full	Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів
title_fullStr	Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів
title_full_unstemmed	Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів
title_sort	вплив перхлорату літію на структуру епоксидних полімерних композитів
author	Матковська, Л. Ткаченко, І. Демченко, В. Юрженко, М. Мамуня, Є.
author_facet	Матковська, Л. Ткаченко, І. Демченко, В. Юрженко, М. Мамуня, Є.
publishDate	2017
language	Ukrainian
container_title	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
format	Article
title_alt	The Effect of Lithium Perchlorate on the Structure of Epoxy Resin Composites
description	За допомогою методів ІЧ-спектроскопії та ширококутового розсіяння Рентґенових променів досліджено структуру полімерної аморфної системи на основі аліфатичного епоксидного олігомеру та солі перхлорату Літію. Встановлено координаційну взаємодію між катіонами Літію та етерними атомами Оксиґену полімерного ланцюга. При збільшенні вмісту солі LiClO₄ в об’ємі епоксидного полімеру має місце зміщення в область більших кутів розсіяння аморфного гало при 2θₘ ≈ 20,0°, яке характеризує близький порядок фрагментів міжвузлових молекулярних ланок ДЕГ-1 та зменшення бреґґівської віддалі між цими молекулярними ланками. С помощью методов ИК-спектроскопии и широкоуглового рассеяния рентгеновских лучей исследована структура полимерной аморфной системы на основе алифатического эпоксидного олигомера и соли перхлората лития. Установлено координационное взаимодействие между катионами лития и эфирными атомами кислорода в полимерной цепи. При увеличении содержания соли LiClO₄ в объеме эпоксидного полимера имеет место смещение в область больших углов рассеяния аморфного гало при 2θₘ ≈ 20,0°, которое характеризует ближний порядок фрагментов межузельных молекулярных звеньев ДЕГ-1 и уменьшение брэгговского расстояния между этими молекулярными звеньями. The structure of amorphous polymer systems based on aliphatic epoxy oligomers and lithium perchlorate salt is studied by methods of IR spectroscopy and wide-angle x-ray scattering. It is established the coordinating interaction between lithium cations and ether oxygen atoms of polymer chains. Gradual increasing of the LiClO₄ salt content in a volume of epoxy resin leads to displacement of the amorphous halo at 2θₘ ≈ 20,0° characterizing both the short-range order of fragments of the DEG-1 internodal molecular segments and the decrease of the Bragg distance between molecular segments.
issn	1816-5230
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140664
citation_txt	Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів / Л. Матковська, І. Ткаченко, В. Демченко, М. Юрженко, Є. Мамуня // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 4. — С. 619-628. — Бібліогр.: 23 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT matkovsʹkal vplivperhloratulítíûnastrukturuepoksidnihpolímernihkompozitív AT tkačenkoí vplivperhloratulítíûnastrukturuepoksidnihpolímernihkompozitív AT demčenkov vplivperhloratulítíûnastrukturuepoksidnihpolímernihkompozitív AT ûrženkom vplivperhloratulítíûnastrukturuepoksidnihpolímernihkompozitív AT mamunâê vplivperhloratulítíûnastrukturuepoksidnihpolímernihkompozitív AT matkovsʹkal theeffectoflithiumperchlorateonthestructureofepoxyresincomposites AT tkačenkoí theeffectoflithiumperchlorateonthestructureofepoxyresincomposites AT demčenkov theeffectoflithiumperchlorateonthestructureofepoxyresincomposites AT ûrženkom theeffectoflithiumperchlorateonthestructureofepoxyresincomposites AT mamunâê theeffectoflithiumperchlorateonthestructureofepoxyresincomposites
first_indexed	2025-11-24T02:36:04Z
last_indexed	2025-11-24T02:36:04Z
_version_	1850840122209075200
fulltext	619 PACS numbers: 61.05.cp, 78.30.Jw, 81.05.Lg, 81.05.Qk, 81.07.Pr, 82.35.Np, 82.80.Gk Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів Л. Матковська, І. Ткаченко, В. Демченко, М. Юрженко, Є. Мамуня Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Харківське шосе, 48, 02160 Київ, Україна За допомогою методів ІЧ-спектроскопії та ширококутового розсіяння Рентґенових променів досліджено структуру полімерної аморфної сис- теми на основі аліфатичного епоксидного олігомеру та солі перхлорату Літію. Встановлено координаційну взаємодію між катіонами Літію та етерними атомами Оксиґену полімерного ланцюга. При збільшенні вмі- сту солі LiClO4 в об’ємі епоксидного полімеру має місце зміщення в об- ласть більших кутів розсіяння аморфного гало при 2m20,0, яке ха- рактеризує близький порядок фраґментів міжвузлових молекулярних ланок ДЕГ-1 та зменшення бреґґівської віддалі між цими молекуляр- ними ланками. The structure of amorphous polymer systems based on aliphatic epoxy oli- gomers and lithium perchlorate salt is studied by methods of IR spectros- copy and wide-angle x-ray scattering. It is established the coordinating interaction between lithium cations and ether oxygen atoms of polymer chains. Gradual increasing of the LiClO4 salt content in a volume of epoxy resin leads to displacement of the amorphous halo at 2m 20.0 charac- terizing both the short-range order of fragments of the DEG-1 internodal molecular segments and the decrease of the Bragg distance between mo- lecular segments. С помощью методов ИК-спектроскопии и широкоуглового рассеяния рентгеновских лучей исследована структура полимерной аморфной си- стемы на основе алифатического эпоксидного олигомера и соли перхло- рата лития. Установлено координационное взаимодействие между ка- тионами лития и эфирными атомами кислорода в полимерной цепи. При увеличении содержания соли LiClO4 в объеме эпоксидного полиме- ра имеет место смещение в область больших углов рассеяния аморфно- го гало при 2m20,0, которое характеризует ближний порядок фраг- ментов межузельных молекулярных звеньев ДЕГ-1 и уменьшение брэг- говского расстояния между этими молекулярными звеньями. Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii 2017, т. 15, № 4, сс. 619–628  2017 ІМÔ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова ÍÀÍ України) Íадруковано в Україні. Ôотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 620 Л. МÀТКОВСЬКÀ, І. ТКÀЧЕÍКО, В. ДЕМЧЕÍКО, М. ЮРЖЕÍКО, Є. МÀМУÍЯ Ключові слова: полімер, аморфна система, структура, комплекси, йон- дипольна взаємодія. Key words: polymer, amorphous system, structure, complexes, ion–dipole interaction. Ключевые слова: полимер, аморфная система, структура, комплексы, ион-дипольное взаимодействие. (Отримано 30 листопада 2016 р.) 1. ВСТУП Розробка нових твердих полімерних електролітів (ТПЕ) була і залишається важливим напрямом хімії високомолекулярних сполук, оскільки досі не досягнуто оптимальне співвідношення між високими показниками йонної провідности та технологічнос- ти матеріялу [1]. Це пояснює необхідність пошуку нових більш ефективних типів електролітів для розширення сфери їх застосу- вання в різних електрохімічних пристроях [2]. Порівняно з ана- логами ТПЕ мають істотні переваги, до яких належать хороша сумісність з електродами, відсутність витоку (no leakage), низь- кий саморозряд батарей, простота виробництва в найрізноманіт- ніших формах і розмірах, гнучкість та можливість пристосовува- тися до змін форми при зарядно-розрядних циклах [1–4]. Тверді полімерні електроліти здебільшого складаються з солі, попередньо розчиненої в олігомері, який, своєю чергою, формує тверду матрицю з йонною провідністю [3, 5–7]. Додавання солі до полімеру забезпечує наявність джерела йонів і сприяє їх руху вздовж полімерного ланцюга, що відіграє вирішальну роль у процесі перенесення заряду в полімерних електролітах [8]. Серед матеріялів, які використовуються для створення ТПЕ, найкраще вивчено поліетиленоксид (ПЕО). Це пов’язано з ефективністю ко- ординування йонів металів у ньому завдяки орієнтації та опти- мальним відстаням між етерними атомами Оксиґену в ланцюгах ПЕО [6]. Дослідження показали, що в системах на основі поліе- тиленоксиду електропровідність зростає зі збільшенням вмісту солі [3] до певного значення, а потім починає зменшуватися че- рез утворення комплексів йонів, які зменшують кількість носіїв та йонну рухливість заряду [9]. Як відомо, ПЕО має аморфно- кристалічну структуру [9, 10], а рух йонів здійснюється перева- жно в аморфних областях полімеру під час сеґментального руху полімерних ланцюгів вище температури склування [6, 8]. Тому ПЕО характеризується низькою йонною провідністю за кімнатної температури, що зумовлено наявністю високої кристалічної фази ВПЛИВ ПЕРХЛОРÀТУ ЛІТІЮ ÍÀ СТРУКТУРУ ПОЛІМЕРÍИХ КОМПОЗИТІВ 621 [10, 11]. Для практичного застосування твердий поліелектроліт повинен мати певний комплекс властивостей, таких як аморфність, наяв- ність етерного Оксиґену в структурі, низька температура склуван- ня, механічна міцність і здатність до формування тонких плівок або гранул [3, 5]. Íа провідність полімерних електролітів визна- чально впливають йонна концентрація і рухливість йонів [10, 11]. Розуміння механізму транспорту йонів у системі є вкрай важли- вим [4], тому дослідження йон-йонної та йон-полімерної взаємодії представляє великий інтерес [10]. Дигліцидиловий ефір поліетиленгліколю і поліетиленоксид по- дібні за структурою полімерного ланцюга, завдяки якій вони зда- тні сорбувати значну кількість неорганічних солей. Йони Літію мають найменший розмір при найбільшому електропозитивному заряді, тому цей метал широко використовується у пристроях зберігання енергії [11]. Метою даної роботи було дослідження впливу перхлорату Лі- тію на структуру полімерної системи на основі аліфатичного епо- ксидного олігомеру. 2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА Для створення полімерного композиту використовували епоксид- ний олігомер, — дигліцидиловий ефір поліетиленгліколю ДЕГ-1, — та сіль перхлорату Літію LiClO4, які попередньо сушили при температурі 80С у вакуумі протягом доби. Після висушування сіль розчиняли в олігомері ДЕГ-1. Одержували розчини ДЕГ-1– LiClO4 із вмістом солі від 0 до 50 м.ч. на 100 м.ч. ДЕГ-1. Як отверджувач використано поліетиленполіамін (ПЕПÀ), вміст яко- го становив 10 м.ч. Особливості упорядкованості фраґментів макроланцюгів при трансляції їх в об’ємі полімерних систем на основі епоксидного полімеру і солі перхлорату Літію LiClO4 досліджували методом ширококутового розсіяння Рентґенових променів (МШРРП) з ви- користанням рентґенівського дифрактометра ДРОÍ-4-07, рентґе- нооптичну схему якого виконано за методом Дебая–Шеррера на проходження первинного пучка крізь досліджуваний зразок полі- меру, з використанням CuK-випромінення (1,54 Å), монохро- матизованого Ni-фільтром. Як джерело характеристичного Рентґе- нового випромінення використовували рентґенівську трубку БСВ27Cu, яка працювала в режимі U30 кB, I30 мA. Дослі- дження виконували методом автоматичного покрокового скану- вання в інтервалі кутів розсіяння (2) від 2,6 до 40 ґрадусів, час експозиції становив 5 с. Температура проведення досліджень ста- новила T2932 К. 622 Л. МÀТКОВСЬКÀ, І. ТКÀЧЕÍКО, В. ДЕМЧЕÍКО, М. ЮРЖЕÍКО, Є. МÀМУÍЯ ІЧ-спектроскопічні дослідження виконувалися на спектрометрі з Ôур’є-перетвором «Тензор-37» виробництва «Брукер Оптік» у діяпазоні хвильових чисел 400–4000 см 1 з роздільчою здатністю 4 см 1. У відповідності до паспорту приладу відносна похибка ре- зультатів вимірювання становить 2%. 3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ Àналіз ширококутових рентґенівських дифрактограм композитів на основі епоксидного полімеру і солі перхлорату Літію LiClO4 показав, що всі вони є аморфними (рис. 1). Зокрема, епоксидний олігомер ДЕГ-1, тверднення якого виконували поліетиленполіа- міном (ПЕПÀ), характеризується близьким упорядкуванням при трансляції в просторі фраґментів його міжвузлових молекуляр- них ланок. Про це свідчить прояв на його дифрактограмі одного дифракційного максимуму дифузного (виходячи з його кутової напівширини) типу (аморфного гало), кутове положення (2m) якого становить близько 20,0 [12]. Середня величина періоду (d) близького упорядкування міжвузлових молекулярних ланок ДЕГ при розміщенні їх у просторі (в об’ємі полімеру), згідно з Бреґґо- вим рівнянням: d (2sinm) 1, де  — довжина хвилі характеристичного рентґенівського випро- мінення (1,54 Å для СuK-випромінення), становить 4,44 Å. Разом з тим, введення солі LiClO4, яка має кристалічну струк- Рис. 1. Ширококутові рентґенівські дифрактограми солі LiClO4 та епок- сидного полімеру з різним вмістом солі перхлорату Літію.1 ВПЛИВ ПЕРХЛОРÀТУ ЛІТІЮ ÍÀ СТРУКТУРУ ПОЛІМЕРÍИХ КОМПОЗИТІВ 623 туру, в об’єм епоксидного полімеру в кількості 5 м.ч. супрово- джується зміною дифракційної картини. Про це свідчить прояв ледь помітного дифракційного максимуму дифузного типу при 2m12,2 на фоні аморфного гало, яке має кутове положення аналогічне ДЕГ-1 при 2m20,0 (d 4,44 Å). Цей дифракційний максимум, відповідно до роботи [13], характеризує існування в міжмолекулярному просторі епоксидного полімеру металополіме- рних комплексів донорно-акцепторного типу, в нашому випадку, між центральними йонами (Li  ) і етерним Оксиґеном епоксидних ланцюгів в міжмолекулярному об’ємі смоли. Виходячи з кутово- го положення цього дифракційного максимуму на рентґенівській дифрактограмі композиту на основі епоксидного полімеру і 10 м.ч. LiClO4, середня бреґґівська віддаль d між молекулярними ланками, координованими катіонами Li  , складає 7,25 Å. При послідовному збільшенні вмісту солі LiClO4 в об’ємі епок- сидного полімеру від 5 до 50 м.ч. має місце зміщення в область більших кутів розсіяння аморфного гало при 2m20,0, яке ха- рактеризує близький порядок фраґментів міжвузлових молеку- лярних ланок ДЕГ-1. Це вказує на тенденцію до зменшення бреґ- ґівської віддалі між цими молекулярними ланками (табл. 1). Íа рисунку 2 наведено інфрачервоні спектри сполук LiClO4, ТАБЛИЦЯ 1. Бреґґівська віддаль між молекулярними ланками компози- тів.2 Вміст LiClO4, м.ч. 2m, ґрад. d, Å 0 20,0 4,44 5 20,2 4,39 10 20,4 4,35 20 20,4 4,35 50 20,6 4,30 а б в Рис. 2. ІЧ-спектри LiClO4 (а), ДЕГ (б) і ПЕПÀ (в).3 624 Л. МÀТКОВСЬКÀ, І. ТКÀЧЕÍКО, В. ДЕМЧЕÍКО, М. ЮРЖЕÍКО, Є. МÀМУÍЯ ДЕГ-1 і ПЕПÀ, а в табл. 2 представлені співвіднесення основних смуг поглинання у ІЧ-спектрах зазначених сполук до певних груп. Смуги поглинання для LiClO4 інтерпретовано відповідно до робіт [14, 15], а для ДЕГ-1 і ПЕПÀ згідно [16]. Відсутність інтенсивних смуг поглинання в ІЧ-спектрі зразка ДЕГ-1-ПЕПÀ без вмісту солі (рис. 3), характерних для епоксидно- го кільця, свідчать про проходження реакції тверднення, ймовір- но, з повною конверсією. Зазначені смуги поглинання відсутні і в ІЧ-спектрах зразків, затвердлих з 5–50 м.ч. LiСlO4 (рис. 3). Зі збі- льшенням вмісту перхлорату Літію смуги поглинання в ІЧ- спектрах зразків в діяпазонах 1300–1520 см 1 і 1000–1190 см 1, що відповідають коливанням СÍ2- і (СОС і СNC)-груп відпо- відно, розширюються і зміщуються в низькочастотну область. З літературних даних відомо, що це пов’язано з підвищенням утво- рення координаційних зв’язків за участю йонів Li  і СlO4  [17, 18]. Відомо, що катіон Li  легко утворює комплекси з ефірним зв’язком поліетиленоксиду [14, 15, 18–21], а також з поліамінами [22]. Смуга поглинання при 1637 см 1 в ІЧ-спектрі LiСlO4 вказує на його недисоційований стан (табл. 2) [14, 15]. Відзначимо, що в ІЧ-спектрах зразків 5–50 м.ч. солі дана смуга відсутня, що свід- чить про те, що в чистому (недисоційованому) вигляді LiСlO4 в цих системах відсутній. Виходячи з цього, на рис. 4 представлено ТАБЛИЦЯ 2. Інтерпретація смуг поглинання в ІЧ-спектрах LiClO4, ДЕГ-1 і ПЕПÀ.4 LiClO4 ДЕГ-1 ПЕПÀ Частота, см 1 Група, тип коливання Частота, см 1 Група, тип коливання Частота, см 1 Група, тип коливання 3100–3600 ОÍ,  (вода) 3100–3600 ОÍ,  3100–3600 NH2NH,  1637 LiClO4 2914 CH2, asym 2941 CH2, asym 1086, 1113, 1146 ClO4 –, asym 2872 CH2, sym 2827 CH2, sym 941 ClO4 –, sym 1458 CH2,  1641, 1585 NH2NH,  627 ClO4 – (незв’язаний з Li+) 1352 CH2,  1462 CH2–,  — — 1253 Епоксигрупа, sym 1310 CH2–,  — — 1105 C–O–C,  1124 C–N–C,  — — 910, 856 Епоксигрупа, asym — — Примітка :  — валентні коливання; νsym і νasym — валентні симетричні й аси- метричні коливання;  — деформаційні коливання. ВПЛИВ ПЕРХЛОРÀТУ ЛІТІЮ ÍÀ СТРУКТУРУ ПОЛІМЕРÍИХ КОМПОЗИТІВ 625 можливі варіянти йон-дипольних взаємодій йона Li  з ефірним зв’язком фраґменту ланцюгу ДЕГ-1 і ОÍ-групою розкритого епок- сидного циклу ДЕГ-1 (рис. 4, а–г), а також з вторинною аміногру- пою ПЕПÀ (рис. 4, д), з вторинною або третинною аміногрупами і етерним зв’язком одночасно (рис. 4, e–є). Як приклад координова- ного йона СlO4  , на рис. 4, ж представлено схему взаємодії зазна- ченого аніону з позитивно зарядженим атомом Карбону, який зна- ходиться поруч з електронеґативним атомом Оксиґену. Відзначимо, що з додаванням 5 м.ч. солі LiClO4 при твердненні в його ІЧ-спектрі з’являється нова смуга поглинання при 864 см 1, яка зберігається і в наступних зразках. З огляду на те, що смуги поглинання більшости комплексів металів знаходяться в низькочастотній області [23], очевидно, що ця смуга поглинання пов’язана з утворенням комплексу за участю солі. Взаємодія по- ліетиленоксиду і перхлорату Літію досить широко вивчено в лі- Рис. 3. ІЧ-спектри (в плівках) зразків композиційного матеріялу з різ- ним вмістом солі перхлорату Літію (м.ч.).5 а б в г д е є д Рис. 4. Схеми можливих комплексів в системі ДЕГ-1/ПЕПÀ/LiClO4. 6 626 Л. МÀТКОВСЬКÀ, І. ТКÀЧЕÍКО, В. ДЕМЧЕÍКО, М. ЮРЖЕÍКО, Є. МÀМУÍЯ тературі, і в представлених в ній ІЧ-спектрах смуга поглинання близько 860 см 1 відсутня [14, 15, 18–21]. Ймовірно, дана смуга відноситься до утворення літійового амінокомплексу, наявність якого впливає і на коливання метиленових груп, які знаходяться поруч. Останнє підтверджується появою нової смуги поглинання в ІЧ-спектрі 5 м.ч. при 1525 см 1 (рис. 3), яка зі збільшенням вмісту LiСlO4 аж до 50 м.ч. в системі зміщується в низькочастот- ну область. Як згадувалося вище, це пов’язане зі збільшенням числа координаційних зв’язків [17]. Відзначимо, що при перетиранні плівкових зразків із перхло- ратом Літію в порошок і зняття ІЧ-спектрів в таблетках KBr, описані вище смуги поглинання (при 1525 см 1 і 860–864 см 1) відсутні, що є додатковим доказом координаційної природи за- значених смуг. Для прикладу, на рис. 5 зображено ІЧ-спектри зразків з масовими частинами солі 5 та 30. Відомо, що зі збільшенням кількости LiClO4 в полімерних сис- темах і, відповідно, підвищенням кількости координаційних зв’язків, рухливість макромолекулярних ланцюгів зменшується [19]. Як видно з ІЧ-спектрів на рис. 3, це спостерігається поступо- вим зниженням інтенсивности смуг поглинання, пов’язаних з ва- лентними коливаннями ОÍ-, NH- і CH2-груп. При руйнуванні координаційних зв’язків зазначені валентні зв’язки чітко прояв- ляються (рис. 5). Крім координаційних зв’язків слід вказати на інші важливі фактори, які впливають на структуру одержаних систем. В при- сутності LiСlO4 реакція між ДЕГ-1 і ПЕПÀ, очевидно, відбуваєть- ся швидше та більш повно, оскільки, як відомо, LiСlO4 є ефекти- вним каталізатором амінолізи оксиранового кільця [24]. Іншим Рис. 5. ІЧ-спектри (в таблетках з KBr) полімерних зразків з 5 та 30 м.ч. солі.7 ВПЛИВ ПЕРХЛОРÀТУ ЛІТІЮ ÍÀ СТРУКТУРУ ПОЛІМЕРÍИХ КОМПОЗИТІВ 627 ймовірним структуроутворювальним чинником є утворення сітки водневих зв’язків, в тому числі й за участю йона СlO4 – [21]. Слід зазначити, що для спрощення, на рис. 4 наведені компле- кси йонів Li  з максимальним координаційним числом 2. Хоча відомо, що координаційне число йонів Li  може сягати 8 [22], а завдяки малому радіюсу (0,6 Å) йони Li  дуже рухливі та легко як утворюють, так і руйнують комплекси [20, 22]. Саме у зв’язку з цим чітко визначити будову комплексів за участю перхлорату Літію, які утворюються в процесі реакції тверднення, допоки не- можливо. 4. ВИСНОВКИ Àналіз ширококутових рентґенівських дифрактограм композитів на основі епоксидного полімеру і солі перхлорату Літію LiClO4 по- казав, що всі вони є аморфними. Введення солі LiClO4 в об’єм епо- ксидного полімеру супроводжується появою дифракційного мак- симуму дифузного типу при 2m12,2 низької інтенсивности на фоні аморфного гало, що характеризує існування в міжмолекуля- рному просторі композиту металополімерних комплексів донорно- акцепторного типу між центральними йонами Li+ і ліґандами. Представлені можливі варіянти йон-дипольних взаємодій йона Li  з ефірним зв’язком фраґменту ланцюгу ДЕГ-1 і ОÍ-групою розк- ритого епоксидного циклу ДЕГ, з вторинною або третинною аміно- групами і етерним зв’язком одночасно. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА–REFERENCES 1. L. A. Guilherme, R. S. Borges, E. Mara еt al., Electrochimica Acta, 53: 1503 (2007). 2. M. N. Chai and M. I. N. Isa, IJATER, 2: 36 (2012). 3. I. Suriani and R. J. Mohd, International Journal of Electrochemical Science, 7: 2596 (2012). 4. Z. Ahmad and M. I. N. Isa, IJLRST, 1: 70 (2012). 5. G. O. Machado, R. E. Prud’homme, and A. Pawlicka, e-Polymers, 115: 1 (2007). 6. N. K. Karan, D. K. Pradhan, R. Thomas еt al., Solid State Ionics, 179: 689 (2008). 7. J. L. Kyung, W. K. Yong, H. K. Joo еt al., Journal of Polymer Science. Part B: Polymer Physics, 45: 3181 (2007). 8. À. Dey, S. Karan, and S. K. De, Solid State Communications, 149: 1282 (2009). 9. K. Kesavan, Ch. M. Mathew, S. Rajendran еt al., Brazilian Journal of Physics, 45: 19 (2015). 10. S. Das and A. Ghosh, AIP Advances, 5: 027125 (2015). 11. Y. Zhang, J. Li, H. Huo еt al., Journal of Applied Polymer Science, 123: 628 Л. МÀТКОВСЬКÀ, І. ТКÀЧЕÍКО, В. ДЕМЧЕÍКО, М. ЮРЖЕÍКО, Є. МÀМУÍЯ 1935 (2012). 12. L. Matkovska, M. Iurzhenko, Ye. Mamunya еt al., Nanoscale Res. Lett., 9: 674 (2014). 13. V. Demchenko, V. Shtompel’, S. Riabov, Europ. Polym. J., 75: 310 (2016). 14. L. H. Sim, S. N. Gan, C. H. Chan еt al., Spectrochimica Acta. Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 76: 287 (2010). 15. S. Abarna and G. Hirankumar, Int. J. ChemTech Res., 6: 5161 (2014). 16. L. Bellamy, The Infrared Spectra of Complex Molecules (Moscow: Publishing House of Foreign Literature: 1963) (Russian translation). 17. S. Selvasekarapandian, R. Baskaran, O. Kamishima еt al., Spectrochimica Acta. Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 65: 1234 (2006). 18. Ye. Mamunya, M. Iurzhenko, E. Lebedev еt al., Electroactive Polymer Materials (Kyyiv: Alpha-Reklama: 2013); Є. П. Мамуня, М. В. Юрженко, Є. В. Лебедєв та ін., Електроактивні полімерні матеріали (Київ: Àльфа- Реклама: 2013). 19. C. Y. Chiu, H. W. Chen, S. W. Kuo еt al., Macromolecules, 37: 8424 (2004). 20. S. K. Fullerton-Shirey and J. K. Maranas, Macromolecules, 42: 2142 (2009). 21. P. L. Kuo, W. J. Liang, and T. Y. Chen, Polymer, 44: 2957 (2003). 22. U. Olsher, R. M. Izatt, J. S. Bradshaw еt al., Chemical Reviews, 91: 137 (1991). 22. K. Nakamoto, Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds (New York: John Wiley & Sons, Ltd: 1986). 23. M. Chini, P. Crotti, and F. Macchia, Tetrahedron Letters, 31: 4661 (1990). Institute of Macromolecular Chemistry, N.A.S. of Ukraine, Kharkivske Shose, 48, 02160 Kyiv, Ukraine 1 Fig. 1. The wide-angle x-ray scattering of the LiClO4 salt and epoxy polymers with a differ- ent lithium perchlorate salt content. 2 TABLE 1. The Bragg distance between the molecular segments of composites. 3 Fig. 2. The IR spectra of the LiClO4 salt (а), DEG-1 (б), and PEPA (в). 4 TABLE 2. Interpretation of the absorption bands of IR spectra of the LiClO4 salt, DEG-1, and PEPA. 5 Fig. 3. The IR spectra (in films) of the composites with a different lithium perchlorate salt content (phr.). 6 Fig. 4. Schemes of possible complexes in the DEG-1/PEPA/LiClO4 system. 7 Fig. 5. The IR spectra (in tablets of KBr) of the composites with 5 and 30 phr salt content.

Вплив перхлорату Літію на структуру епоксидних полімерних композитів

Institution

Ähnliche Einträge