通过RAFT聚合技术探究含有季铵基团的阳离子共聚物的结构-性能关系，这些共聚物可作为锂硫电池的潜在粘合剂

《Macromolecular Rapid Communications》：Insights into Structure-Properties Relationship of Cationic Copolymers with Quaternary Ammonium Moieties via RAFT Polymerization as Potential Binders for Lithium–Sulfur Batteries

本研究通过可控自由基聚合制备了VBTMA-C与AETMA-C的嵌段共聚物，经离子交换获得TFSI盐型，利用IR、NMR、SEC等表征手段证实其结构特征及分子间作用力，热重分析显示优异热稳定性，玻璃化转变温度范围为50-87℃。机械性能测试表明，所合成材料的模量（8.41 GPa）、抗拉强度（25.04 MPa）和toughness（0.214 MJ/m3）显著优于PVDF（模量0.605 GPa、抗拉强度1.10 MPa、toughness 0.021 MJ/m3），证实其作为锂硫电池电极粘合剂的应用潜力。

　　

摘要

本研究探讨了由氯乙烯基苄基三甲基铵（VBTMA-C）和2-(丙烯酰氧)乙基三甲基铵（AETMA-C）组成的线性及支化共聚物的合成及其结构与性能之间的关系。这些共聚物是通过在水介质中、70°C条件下进行可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合反应制备的。随后，共聚物中的氯离子被双（三氟甲磺酰）亚胺（TFSI）取代，并对其进行了表征。红外光谱（IR）和核磁共振（NMR）验证了其化学结构；尺寸排阻色谱（SEC）及流变学测量结果揭示了PAETMA基团对共聚物静电性能及分子间相互作用的影响。热重分析（TGA）表明了这些材料的热稳定性。含有TFSI的共聚物表现出50°C至87°C之间的玻璃化转变温度（Tg）。X射线衍射实验证实了这些无定形共聚物的物理结构发生了变化。对共聚物的力学性能进行了评估，结果显示：与聚偏二氟乙烯（PVDF）相比，所合成材料的模量（8.406 GPa）、拉伸强度（25.035 MPa）和韧性（0.214 MJ/m3）均显著更高（PVDF的模量为0.605 GPa，拉伸强度为1.10 MPa，韧性为0.021 MJ/m3）。这些结果证实了所合成共聚物的优异物理化学性质和出色的机械性能，为其在锂硫电池正极材料中的应用奠定了基础。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。