聚合物插层法制备蒙脱土―聚合物电解质

聚合物插层法是一种将聚合物熔体或溶液直接嵌人到无机物片层之间的方法。对聚合物熔体直接插层过程而言，部分高分子链从自由状态的无规线团构象插层后成为约束于准二维空间的受限构象，则该过程的熵变为负值，分子链越柔顺，xS就越负，由此可见聚合物熔体插层是焓变控制过程。为了顺利地在无机物片层之间嵌入聚合物，聚合物分子链与层状无机物之间的相互作用必须强于两个组分自身的内聚作用，且需能补偿插层过程中熵的损失。另外温度升高不利于插层过程，所以尽量选择在仅略高于聚合物软点的温度下来制备复合聚合物电解质。聚合物熔体插层法具有不需有机溶剂、工艺简单、对环境友好和易于商业化的优点。
聚合物溶液直接插层过程有如下两个步骤。第一步为溶剂分子插层步骤，部分溶剂分子从自由状态变为层间受限状态，ASA<o，所以只有当无机层状物与溶剂相互作用的热效应AHl<Sl时，溶剂分子插层才可自发进行；第二步为聚合物对插层溶剂分子的置换步骤，由于高分子链受限损失的构象熵小于溶剂分子解限获得的熵，AS2>0，所以聚合物插层自发进行的条件是放热过程AH2<0或者吸热过程O<AH2<丁AS2。因此，对溶剂的选择应考虑对层间阳离子的溶剂化作用要适当，太弱不利于溶剂分子插层步骤，太强则得不到聚合物插层产物。温度升高有利于聚合物插层而不利于溶剂分子插层，因此最好在溶剂分子插层时选择低温，聚合物插层时选择高温，同时也可把溶剂分子蒸发除去。该法的关键在于寻找合适的共溶剂，最大的优点是制备过程简单，所得材料的性能稳定。