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摘 要

本文基于聚乙二醇（PEO）的全固态电解质进行制备与研究。常温下的PEO结晶度很高，限制了它传输锂离子的能力，本文采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）与PEO互穿来降低它的结晶度。但PEO与PDMS并不互容，因此本文采用六甲基二硅氮烷作为改性剂改性SiO₂，让改性SiO₂作为一种增容剂，使亲水的PEO与亲油的PDMS达到一种互容的效果，形成一种均相的半互穿网络。再利用力学性能、差示扫描量热法（DSC）、动态流变性能测试方法对所制备的试样进行表征与分析，得到最佳的试样配方。

通过实验测定发现用占SiO₂质量10%的改性剂改性SiO₂，它的增容效果最好，在制作样品时用基于PEO与PDMS总质量的10%-15%的改性SiO₂增容时，制备的样品结晶度最小，性能最佳。

关键词：二氧化硅 聚乙二醇 聚二甲基硅氧烷 半互穿网络 全固态电解质

Preparation of silicon dioxide modified PEO/PDMS semi IPN structure material

ABSTRACT

In this paper, based on polyethylene glycol (PEO) all solid electrolyte preparation and research. The crystallinity of PEO at room temperature is very high, which limits its ability to transmit lithium ions. In this paper, polydimethylsiloxane (PDMS) is used to interpenetrate with PEO to reduce its crystallinity. However, PEO and PDMS are not compatible with each other, so this paper uses hexamethyldisilazane as modifier to modify SiO₂, so that modified SiO₂ as a compatibilizer, so that hydrophilic PEO and lipophilic PDMS reached a Kind of mutual effect, the formation of a homogeneous semi-interpenetrating network. The prepared samples were characterized by mechanical properties, differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic rheological properties. The best sample formulation was obtained.

It was found by experiments that SiO₂ was modified with a modifier containing 10% by weight of SiO₂. The compatibilizing effect was best when the samples were made with 10% -15% modified SiO₂ based on the total mass of PEO and PDMS , The production of the smallest crystallinity, the best performance.

Keywords: silica polyethylene glycol polydimethylsiloxane semi-interpenetrating network all solid electrolyte

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1气相二氧化硅特点 1

1.2气相二氧化硅的改性 1

1.3聚乙二醇特性 2

1.4聚二甲基硅氧烷特性 3

1.5全固态PEO/PDMS半互穿网络电解质制备原理 4

1.6本论文研究的主要内容 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验试剂和仪器 6

2.1.1试剂： 6

2.1.2实验仪器 6

2.2 PEO/PDMS半互穿网络结构材料的制备 7

2.3 气相二氧化硅的表面改性实验 7

2.3.1 改性SiO₂的制备 7

2.3.2 改性SiO₂的运用与对比 8

2.3.3 亲水剂对SiO₂增容的影响 8

2.4 SiO₂改性PEO/PDMS共混材料的制备 9

2.5 SiO₂改性PEO/PDMS共混材料的表征 9

第三章 结果与讨论 11

3.1 PEO/PDMS半互穿网络结构材料表征与性能测试 11

3.1.1差示扫描量热法分析（DSC） 11

3.1.2 力学性能测试 12

3.2 改性SiO₂增容效果 13

3.2.1 改性SiO₂效果对比图 13

3.2.2 改性SiO₂红外分析 14

3.3 亲水剂增容效果对比 14

3.4 SiO₂改性PEO/PDMS共混材料的表征与性能测试 15

3.4.1 差示扫描量热法分析（DSC） 15

3.4.2力学性能测试 17

3.4.3 流变性能测试 17

第四章 全文主要结论 20

4.1结论 20

参考文献 21

致谢 23

第一章 绪论

1.1气相二氧化硅特点

气相二氧化硅，也被称为气相法白炭黑，是卤硅烷（四氯化硅、四氟化硅、甲基三氯化硅等）在氢氧火焰中高温水解缩聚而得到的一种超细无定型的二氧化硅^[1]。其外观为蓬松的白色粉末，无毒无味，除了可与氢氟酸和一些碱反应外，它不与任何其他的酸碱反应，它的化学性质稳定。气相二氧化硅以它优越的稳定性、补强性、等特点在橡胶、涂料、造纸等方面得到广泛的应用，它是当今材料科学发展最快的项目之一^[2]。

因为气相二氧化硅是由卤硅烷先水解再缩聚得到的，所以在二氧化硅的表面以及内部还残留着很多硅羟基（Si-OH）。在内部的硅羟基对产品的性能影响不大。而在其表面的硅羟基则对产品的性能有着举足轻重的影响^[3]。

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