凝胶型固体聚合物电解质及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种凝胶型固体聚合物电解质及其应用，它由以下按重量百分比计的组分组成：2-羟基乙基甲基丙烯酸酯10%～20%；N,N’-二甲基丙烯酰胺1%～3%；γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷1%～3%；甲叉双丙烯酰胺0.5%～1%；KCl水溶液24%～65%；甘油20%～40%；亲水性气相二氧化硅1%～5%；四乙基乙二胺0.05%～2%；过硫酸铵0.05%～2%。所述的KCl水溶液浓度为3mol/L。由于在聚合物电解质体系中加入了γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、亲水性气相纳米二氧化硅以及甘油，因此具有高度的稳定性，不易被污染并且可以适用于有机溶剂中的测试。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种凝胶型固体聚合物电解质，具备为一种参比电极中凝胶型固体聚合物电解质，以及其在参比电极中的应用。
技术介绍
目前已经有很多半电池被用于电化学测量领域中，比如电位测量法和电流测量法。特别是这些半电池可以与电位或电流传感器相结合从而制备成参比电极，而在这些参比电极中，能否产生恒定的基准电位尤为重要。目前，参比电极主要有两种形式，一种是液体参比电解质，如KCl水溶液，这种电解质可以通过液接界与被测样品相连从而构成回路。为了避免或者降低被测样品和参比电解质之间的物质转移，通常液接界被设计成多孔陶瓷砂芯，但是这种液多孔砂芯容易被样品污染或者其孔容易被堵塞。另外一种参比电极不同于透析孔液接界参比电极，它没有多孔砂芯，而是通过一个或者多个开口与待测样品相连，因此可以避免堵塞问题。但是这种无砂芯参比电极不能使用传统的液体电解质以及液体凝胶电解质，只能使用固体电解质来避免电解质的流失以及污染。聚合物固体电解质是近几年发展起来的一种处于固体状态，却能够像液体一样溶解并支持电解质并发生离子迁移现象的高分子材料。聚合物固体电解质具有寿命长、稳定好、不易被污染以及粘弹性好等优点，克服了传统液体电解质存在的易被污染、易泄露以及寿命短等缺点，弥补了无机固体电解质电导率底、脆性差以及机械形变差的不足，符合无砂芯参比电极对电解质的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种参比电极中凝胶型固体聚合物电解质，以解决现有技术易流失、污染的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现。一种凝胶型固体聚合物电解质，由以下按重量百分比计的组分组成：2-羟基乙基甲基丙烯酸酯10%～20%；N,N’-二甲基丙烯酰胺1%～3%；γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷1%～3%；甲叉双丙烯酰胺0.5%～1%；KCl水溶液24%～65%；甘油20%～40%；亲水性气相二氧化硅1%～5%；四乙基乙二胺0.05%～2%；过硫酸铵0.05%～2%。所述的KCl水溶液浓度为3mol/L。本专利技术是以2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、N,N’-二甲基丙烯酰胺以及γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷为单体，以甲叉双丙烯酰胺为交联剂，用过硫酸铵和N,N,N’N’-四乙基乙二胺经过催化和加速聚合而成，其中加入了亲水性气相纳米二氧化硅来改善聚合物的粘度以及吸附测试介质中的电极污染物，此外还加入丙三醇来改善该聚合物和有机溶剂的相容性。一种使用上述凝胶型固体聚合物电解质的参比电极，它由凝胶型固体聚合物电解质、外参比银丝（Ag/AgCl）以及单孔组成；在下端带有单孔的外参比外壳中注入凝胶型固体聚合物电解质，插入外参比银丝，于60℃条件下反应30min，密封组装即得参比电极。根据以上技术方案提出的凝胶型固体聚合物电解质，由于在聚合物电解质体系中加入了γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、亲水性气相纳米二氧化硅以及甘油，因此具有高度的稳定性，不易被污染并且可以适用于有机溶剂中的测试。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图中：1、外参比外壳2、外参比银丝3、单孔4、凝胶型固体聚合物电解质。具体实施方式下面结合附图与具体实施例进一步阐述本专利技术的技术特点。表1：将N,N’-二甲基丙烯酰胺、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、甲叉双丙烯酰胺、KCl水溶液(3M)、甘油、亲水性气相纳米二氧化硅、四乙基乙二胺以及过硫酸铵按照上述比例混合均匀，然后将此混合溶液在真空条件下加入到参比电极中，在60℃下聚合反应30min，最后将所得的参比电极保存在3M的KCl溶液中。如图1所示，包含上述凝胶型固体聚合物电解质的参比电极，它由凝胶型固体聚合物电解质4、外参比银丝2（Ag/AgCl）以及单孔3组成；在下端带有单孔3的外参比外壳1中注入凝胶型固体聚合物电解质4，插入外参比银丝2，于60℃条件下反应30min，密封组装即得参比电极。根据表1制得八种不同的凝胶使用于参比电极，其中凝胶5比较稀软，容易从液接孔流出，凝胶4和凝胶6的机械强度比较大，但是易碎，因此均不适合用作聚合物电解质。我们将另外四种凝胶（凝胶1、凝胶2、凝胶3和凝胶8）进行如下测试：1、在酱油中放置1周：凝胶3的液接界周围被污染，其余凝胶均未被污染。2、将凝胶置于80°C环境中1周：凝胶1出现明显皱缩，其余凝胶均未发生变化。3、将凝胶置于80%乙醇溶液中1周：凝胶2出现轻微膨胀，其余均未发生变化4、将凝胶置于去离子水中1周：凝胶8的比对电位未发生明显变化，其余凝胶的比对电位则变化明显。由此可见，通过本专利技术的制备而成的凝胶型固体聚合物电解质均具有良好的稳定性和不易被污染的特点。此外，从测试数据来看凝胶8为最佳的凝胶型固体聚合物电解质，即其组成为N,N’-二甲基丙烯酰胺（15%）、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯（1%）、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（1%）、甲叉双丙烯酰胺（0.5%）、KCl水溶液（3M，51%）、甘油（30%）、亲水性气相纳米二氧化硅（1%）、四乙基乙二胺（0.1%）以及过硫酸铵（0.4%）。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凝胶型固体聚合物电解质，其特征在于：由以下按重量百分比计的组分组成：2‑羟基乙基甲基丙烯酸酯10%～20%；N,N’‑二甲基丙烯酰胺1%～3%；γ‑（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷1%～3%；甲叉双丙烯酰胺0.5%～1%；KCl水溶液24%～65%；甘油20%～40%；亲水性气相二氧化硅1%～5%；四乙基乙二胺0.05%～2%；过硫酸铵0.05%～2%。

【技术特征摘要】
2012.12.19 CN 201210556310.21.一种凝胶型固体聚合物电解质，其特征在于：由以下按重量
百分比计的组分组成：
2-羟基乙基甲基丙烯酸酯10%～20%；
N,N’-二甲基丙烯酰胺1%～3%；
γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷1%～3%；
甲叉双丙烯酰胺0.5%～1%；
KCl水溶液24%～65%；
甘油20%～40%；
亲水性气相二氧化硅1%～5%；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳芳，
申请(专利权)人：上海雷磁传感器科技有限公司，上海仪电科学仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31