ES2308729T3 - Copolimero de oxido de etileno o de propileno y de un oxirano con un grupo ionico. - Google Patents
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Abstract
Copolímero caracterizado por el hecho de que su cadena consta de: * unidades recurrentes U(R) que responden a la fórmula -O-CH2-CHR- en la que R es H o CH3; * unidades recurrentes U(Li) que responden a la fórmula -O-CH2-CH(-CH2-O-SO3 -Li+)-; * eventualmente unidades recurrentes U(R'') que responden a la fórmula -O-CH2-CH (-CH2R'')- en la que R'' es un grupo funcional.
Description
Copolímero de óxido de etileno o de propileno y
de un oxirano con un grupo iónico.
La presente invención se refiere a un copolímero
de óxido de etileno o de óxido de propileno y de al menos un
oxirano sustituido que lleva una agrupación iónica, un
procedimiento para su preparación, así como varias
utilizaciones.
Se conoce el uso de polímeros disolventes para
la elaboración de materiales con conducción iónica. Los polímeros
de óxido de etileno o de dioxolano son polímeros disolventes frente
a cationes, en particular de cationes alcalinos como por ejemplo el
ión Li^{+} presente en los generadores electroquímicos
recargables tipo batería de litio de electrolito polímero. El
carácter semicristalino de los polímeros tiene como consecuencia
disminuir la conductividad de los materiales que los contienen. La
cristalinidad de los polímeros semicristalinos ha sido disminuida
por introducción de irregularidades en la cadena macromolecular,
sin afectar a las propiedades disolventes y a la estabilidad
electroquímica del copolímero así obtenido. Sin embargo, se ha
constatado que la introducción de irregularidades en la cadena
poliéter iba acompañada frecuentemente de una disminución de las
masas molares en comparación con el homopolímero de óxido de
etileno y de las propiedades mecánicas, principalmente a alta
temperatura. Se ha buscado remediar este inconveniente
introduciendo en el polímero unidades que permitan la formación de
redes tridimensionales mediante una reticulación del copolímero,
después de su formación. La introducción de estas unidades en un
copolímero ha permitido además fijar varias agrupaciones, y
principalmente agrupaciones iónicas, en la cadena macromolecular.
Por ejemplo, el documento EP 0.603.370 describe copolímeros que
comprenden unidades recurrentes procedentes de un oxirano y de un
dioxolano y llevando eventualmente agrupaciones que permiten una
reticulación con un tercer monómero, comprendiendo el ejemplo de
tercer monómero citado un segmento fluorado entre un grupo
polimerizable y un grupo iónico; el material reticulado comprende
entonces agrupaciones iónicas asociadas a una cadena principal por
segmentos fluorados. El documento EP 0.657.484 describe un
copolímero que comprende un sustituyente lateral de tipo
alquil(perfluoroalquil)sulfonato éter, por ejemplo
-CH_{2}-O-(CF_{2})_{p}-SO_{3}Li.
El documento EP 0.671.386 describe monómeros disulfonatos
perfluorados y polímeros obtenidos a partir de estos monómeros, en
los que las agrupaciones al principio de la cadena son sulfonatos.
En ambos casos, los electrolitos que contienen dichos polímeros
presentan un número de transporte catiónico t^{+} sensiblemente
igual a 1.
Sin embargo, la incorporación de la unidad
fluorada implica la síntesis de un monómero muy costoso que no es
consumido completamente en el curso de la polimerización. En
efecto, la función iónica de tipo perfluorosulfonato está asociada
a la cadena principal de poliéter. De tales polímeros pueden
obtenerse:
- \bullet
- por preparación de un oxirano que lleva un anión perfluorosulfonato, y copolimerización de dicho oxirano con óxido de etileno u óxido de polipropileno;
- \bullet
- por preparación de un compuesto que comporta al menos un doble enlace C=C en el cual uno de los átomos de carbono lleva un grupo aniónico perfluorosulfonato, e incorporación de dicho compuesto por reticulación a un poliéster que lleva enlaces dobles C=C.
El objetivo de la presente invención es proponer
un nuevo copolímero que tenga un buen comportamiento mecánico que
comprenda unidades recurrentes de tipo oxialquileno entre los que
algunas lleven agrupaciones iónicas y eventualmente algunas lleven
agrupaciones funcionales variadas, presentando dicho copolímero
rendimientos al menos análogos a los copolímeros de la técnica
anterior, pero pudiendo ser preparado a partir de monómeros menos
costosos y menos tóxicos que los de la técnica anterior, por el
hecho de la ausencia de monómeros perfluorados.
Un objeto de la presente invención es por
consiguiente un copolímero. Otro objeto de la invención es un
proceso de preparación del mencionado copolímero. Otros objetos
están constituidos por un material reticulado obtenido a partir del
copolímero, y un material con conducción iónica que contiene al
copolímero mencionado, así como diversos dispositivos
electroquímicos en los que el electrolito y/o un electrodo
contienen dicho copolímero.
Un copolímero según la presente invención se
caracteriza por el hecho de que su cadena consta de:
- \bullet
- unidades recurrentes -O-CH_{2}-CHR- en las que R es H o CH_{3};
- \bullet
- unidades recurrentes -O-CH_{2}-CH(-CH_{2}-O-SO_{3}^{-}Li^{+})-;
- \bullet
- eventualmente unidades recurrentes -O-CH_{2}-CH(-CH_{2}R')- en las que R' es un grupo funcional.
A lo largo del texto, las unidades recurrentes
-O-CH_{2}-CHR-,
-O-CH_{2}-CH(-CH_{2}-O-SO_{3}^{-}Li^{+})-
y -O-CH_{2}-CH
(-CH_{2}R')- serán designadas respectivamente como U(R), U(Li) y U(R'). Su proporción molar en un copolímero dado está designada respectivamente como N(R), N(Li) y N(R'). Preferentemente, 70\leqN(R)\leq95, 2,5\leqN(Li)\leq15, y 0\leqN(R')\leq20.
(-CH_{2}R')- serán designadas respectivamente como U(R), U(Li) y U(R'). Su proporción molar en un copolímero dado está designada respectivamente como N(R), N(Li) y N(R'). Preferentemente, 70\leqN(R)\leq95, 2,5\leqN(Li)\leq15, y 0\leqN(R')\leq20.
Un copolímero según la invención puede ser un
copolímero en el cual las diferentes unidades recurrentes están
repartidas de manera estadística. Un copolímero según la invención
puede además ser un copolímero en bloques que comprenda uno o más
segmentos constituidos de unidades U(R), uno o más segmentos
constituidos por unidades U(Li) y eventualmente uno o más
segmentos constituidos por unidades U(R').
En un modo de realización, todos los
sustituyentes R' de un copolímero dado representan el mismo grupo
funcional. En otro modo de realización, los sustituyentes R'
representan grupos funcionales diferentes.
Los grupos funcionales R' pueden elegirse entre
los grupos que permiten una reticulación del copolímero, o entre
las agrupaciones polares. Como ejemplo de grupo funcional que
permite la reticulación del copolímero, se puede citar OH, el grupo
epoxi, el grupo alil éter
CH_{2}=CH-CH_{2}-O-, el grupo
metalil éter
CH_{2}=C(CH_{3})-CH_{2}-O-,
los grupos de tipo vinil éter R^{1}CH=CR^{2}-O-
o
R^{1}CH=CR^{2}-O-CH_{2}-CH_{2}-O-
en los que R^{1} y R^{2} representan independientemente el uno
del otro H, un grupo alquilo, un grupo alquenilo o un grupo arilo,
el grupo acrilato
CH_{2}=CH-C(O)-O-, el grupo
metacrilato
CH_{2}=C(CH_{3})-C(O)-O-,
el grupo estirenilo
CH_{2}=CH(Ph)-CH_{2}-, el grupo vinil
benzoato
CH_{2}=CH(Ph)C(O)-O-, el
grupo cinamato
(Ph)-CH=CH-C(O)-O-,
o un grupo -O-
CO-NH-R^{3}-Si(OR^{4})_{3}
en el que R^{4} es un radical alquilo que tiene de 1 a 3 átomos
de carbono y R^{3} es un grupo alquileno, por ejemplo
-(CH_{2})_{3}-.
Como ejemplo de grupo polar, se pueden citar
-CN, -OH, los grupos carbonato cíclico, sulfolano, sulfóxido,
sulfona y sulfonamida.
En el presente texto, y salvo indicación expresa
en sentido contrario, "grupo alquilo" significa un grupo
alquilo lineal o ramificado, que tenga preferentemente de 1 a 10
átomos de carbono; "grupo alquenilo" significa un grupo
hidrocarbonado lineal o ramificado que tenga al menos un doble
enlace >C=C<, y teniendo preferentemente de 2 a 10 átomos de
carbono; "grupo arilo" significa un grupo que comprende al
menos un núcleo aromático hidrocarbonado, llevando eventualmente
uno o más sustituyentes; pH representa un grupo fenilo.
Un copolímero según la invención que comprenda
unidades recurrentes U(R') en las que R' es un grupo R'^{1}
que permite una reticulación, puede ser sometido a una
reticulación para la obtención de un material reticulado que
presenta una conducción iónica. Otro objeto de la invención es por
consiguiente un material reticulado constituido por cadenas
principales constituidas por unidades recurrentes
-O-CH_{2}-CHR- en las que R es H o
CH_{3}, unidades recurrentes
-O-CH_{2}-CH(-CH_{2}-O-SO_{3}^{-}M^{+})-
en las que M representa un metal alcalino, eventualmente unidades
recurrentes
-O-CH_{2}-CH(R')- en las
que R' es un grupo R'^{2} polar, y unidades recurrentes
-O-CH_{2}-CH(-X-)- en las que -X-
es un eslabón de enlace entre las cadenas principales. Una cadena
principal como la definida más arriba será designada en adelante
como cadena CP.
El eslabón de enlace depende de la naturaleza
del grupo R'^{1} y del modo de reticulación.
Un copolímero según la invención puede ser
reticulado mediante condensación cuando R'^{1} es OH. Por
ejemplo, dos grupos OH de dos unidades recurrentes forman un puente
de uretano -CO-NH- -NH-CO- por
reacción con un diisocianato O=C=N -N=C=O, pidiendo el diisocianato
ser un alquileno diisocianato, un tolueno
2,4-diisocianato, un tolueno
2,6-diisocianato, un oligo oxialquileno
\alpha,\omega-diisocianato (por ejemplo un PEG
diisocianato), o un PTHF diisocianato. La figura 1 representa un
esquema reactivo para una condensación con ayuda de
1,6-diisocianatohexano (HMDI). Es posible limitar
la densidad de reticulación del material obtenido a partir del
copolímero, añadiendo al copolímero en el momento de la
reticulación un monómero que lleve una sola función isocianato.
Además es posible limitar la densidad de reticulación añadiendo a
HMDI y al copolímero en el momento de la fase de reticulación un
polialquileno \alpha,\omega-diol. Este
polialquileno diol juega entonces el papel de un espaciador.
Un copolímero según la invención que lleve
grupos OH puede también ser reticulado tratando los grupos OH
mediante el 3-isocianatopropil trietoxisilano
(comercializado por ejemplo por la sociedad ABCR con la referencia
SII6455).
Una unidad recurrente U(OH) así tratada
da la unidad recurrente representada por la fórmula U(1)
siguiente.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Una unidad recurrente U(1) como esta
permite una reticulación mediante hidrólisis catalizada por ácido
de las funciones -O-C_{2}H_{5}. El material
reticulado resultante comprende cadenas CP unidas por segmentos X
que responden a la fórmula
[[-O-C(=O)-NH-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-SiO_{3/2}]_{n}
\newpage
En une variante, se puede añadir
tetraetoxisilano a un polímero que comprende unidades recurrentes
U(1) y realizar después la hidrólisis - condensación de las
funciones -O-C_{2}H_{5}. Se crea así una red de
sílice interconectada con las cadenas poliéter.
Un copolímero según la invención puede ser
reticulado por vía catiónica bajo irradiación UV cuando R' es un
grupo epoxi o un grupo vinil éter capaz de polimerizar por vía
catiónica bajo UV en presencia de un fotocebador.
Cuando R' es un grupo vinil éter
CHR^{1}=CR^{2}-O-, la agrupación lateral de la
unidad recurrente es
-CH_{2}-O-CR^{2}=
CHR^{1}. El grupo de enlace formado por la reacción entre dos grupos así puede representarse por
CHR^{1}. El grupo de enlace formado por la reacción entre dos grupos así puede representarse por
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Es posible limitar la densidad de reticulación
del material añadiendo al copolímero en el momento de la fase de
reticulación un monómero portador de un solo grupo funcional
polimerizable de la misma naturaleza que el grupo R' o un oligómero
que lleve dos grupos funcionales terminales de la misma naturaleza
que el grupo R' [por ejemplo el
poli(1,4-butanodiol)divinil éter
comercializado por ejemplo con la referencia
41,017-9 por la sociedad Aldrich, cuando R' es del
tipo vinil éter].
Cuando R' es un grupo epoxiéter, el grupo
lateral de la unidad recurrente es
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El grupo de enlace formado por la reacción entre
dos grupos así puede representarse como
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
Cuando R' es una función vinil éter, una
reticulación del copolímero puede ser efectuada mediante una
reacción dador-aceptor, añadiendo al medio reactivo
en el momento de la reticulación una maleimida, un anhídrido
maleico, una bismaleimida que responde a una de las fórmulas
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\vskip1.000000\baselineskip
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o una mezcla de maleimida y
bismaleimida, representando R^{5} a H, un alquilo, un arilo, un
oligosiloxano, una N-alquilmaleimida,
N-arilmaleimida,
N-oligosililmaleimida.
Se puede utilizar de forma ventajosa como
fotocebador el óxido de
2,4,6-trimetilbenzoilfeniletilfósforo (TEPO) con
una lámpara de UV de vapor de mercurio funcionando entre 250 y 440
nm.
El polímero reticulado resultante puede ser
representado esquemáticamente por la fórmula siguiente, cuando R es
H:
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en la que Y representa O o
NR^{5}, y n representa el número de unidades recurrentes del
copolímero alternado que enlaza dos cadenas del copolímero no
reticulado objeto de la presente invención, (siendo n de 1 a 50,
preferentemente de 1 a 10). Para disminuir la rigidez del
copolímero, es beneficioso utilizar un oligómero flexible del tipo
polidimetoxisilano terminado por funciones
bismaleimida.
\newpage
Un copolímero según la invención puede ser
reticulado por vía radicalar térmica o bajo radiación UV cuando R'
representa un grupo acrilato, metacrilato, cinamato o estirenilo.
Dos grupos forman entonces juntos un eslabón de enlace que puede
ser representado por la fórmula siguiente.
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Aquí igualmente, la densidad de reticulación del
material reticulado obtenido por reticulación del copolímero con
conducción iónica según la invención puede ser limitada añadiendo a
dicho copolímero en el momento de la fase de reticulación un
monómero que lleve un solo grupo polimerizable de la misma
naturaleza que el grupo R' del copolímero.
Finalmente, varios copolímeros según la
invención pueden ser mezclados y después correticulados o asociados
para formar redes semiinterpenetradas o interpenetradas.
Un material correticulado puede obtenerse
mezclando un primer copolímero según la invención que tenga
unidades U(R') y un segundo copolímero según la invención
que tenga unidades U(R'), siendo los grupos R' de ambos
copolímeros capaces de reaccionar entre sí, y después haciendo
reticular la mezcla.
Una red semiinterpenetrada es obtenida
reticulando una membrana constituida por un primer copolímero que
tenga unidades U(R') que permitan una polimerización en
presencia de un catalizador apropiado, después haciendo hincharse
dicha membrana mediante una solución de un segundo copolímero que
tenga unidades U(R') que no permiten la reticulación.
Una red interpenetrada se obtiene preparando una
membrana reticulada a partir de un primer copolímero que tenga
unidades U(R') que permiten la reticulación, en presencia de
un catalizador apropiado, y haciendo hincharse dicha membrana
reticulada mediante una solución de un segundo copolímero que tenga
unidades U(R') que permiten la reticulación, en presencia de
un catalizador apropiado, y después reticulando el segundo
copolímero. En este caso, ambas redes son interpenetradas pero no
están enlazadas entre sí por enlaces covalentes. La reticulación
tiene lugar de manera secuencial, reticulándose uno de los
polímeros antes que el otro. En otro modo de preparación de una red
interpenetrada, la reticulación de dos copolímeros es efectuada
simultáneamente. Este modo de preparación consiste por ejemplo en
mezclar un copolímero en el que los grupos R' permiten una
fotoreticulación por vía radicalar (por ejemplo R' es un grupo
metacrilato) a un copolímero en el que los grupos R' permiten una
fotoreticulación por vía catiónica (por ejemplo R' lleva un grupo
OH).
El uso de un fotocebador activo en ambos tipos
de reticulación, de una longitud de onda de irradiación específica
a la fotoreticulación por vía catiónica y de una longitud de onda
específica en la vía radicalar permite crear en una sola fase una
red interpenetrada en la cual los dos copolímeros utilizados como
productos de partida no están asociados por enlace covalente, por el
hecho de que un grupo reticulable R' de uno de los copolímeros no
copolimeriza con el grupo reticulable R' del otro copolímero en las
condiciones operativas.
\newpage
A continuación se dan ejemplos de ello, a partir
de un copolímero estadístico P1 de fórmula
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepara un terpolímero A que responde a la
fórmula siguiente, esterificando 80% de grupos OH del polímero P1
en forma de sulfato éster de
litio-O-SO_{3}Li:
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepara un terpolímero B tratando el polímero
P1 con hidruro de litio LiH de manera que transforme el 80% de
grupos alcoholes en alcoholato de litio -O^{-}Li^{+}, después
se añade una cantidad estequiométrica con relación a las funciones
alcoholatos de 2-cloroacetonitrilo ClCH_{2}CN.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
Se prepara un terpolímero C esterificando una
parte de grupos CH_{2}OH del polímero P1 mediante un ácido
ciano-alcanoico que responde a la fórmula general
CN-(CH_{2})_{n}-COOH.
Puede obtenerse una correticulación mezclando en
el diclorometano del terpolímero A y del terpolímero B o C en una
proporción en peso de 1/1, después añadir en cantidad
estequiométrica funciones diisocianatos en proporción a las
funciones OH un diisocianato HMDI en presencia de dilaurato de
dibutil etano como catalizador. La solución así obtenida es después
vertida sobre una superficie teflonada delimitada por un aro de
cristal, el diclorometano se evapora y se deja reticular durante 48
horas.
Una red interpenetrada puede obtenerse
reticulando como se ha mencionado el terpolímero A por una cantidad
estequiométrica de funciones diisocianato del HMDI en presencia
del catalizador. Tras la reticulación, se hincha la membrana
reticulada mediante una solución de terpolímero B o C, de HMDI y de
catalizador dentro del diclorometano. Tras la evaporación del
disolvente, se deja reticular la membrana a temperatura ambiente
durante 72 horas.
Una red semiinterpenetrada puede obtenerse
reticulando como se ha hecho antes el terpolímero A por una
cantidad estequiométrica de HMDI en presencia del catalizador. Tras
la reticulación se hincha la membrana reticulada por una solución
del terpolímero B o C dentro del diclorometano. Tras la evaporación
del disolvente se obtiene una red semiinterpenetrada.
Un copolímero según la invención es
particularmente útil para la elaboración de un material con
conducción iónica.
Un material con conducción iónica según la
invención está constituido por al menos un copolímero según la
invención, o por un material obtenido por reticulación de dicho
copolímero. En un material así, las agrupaciones iónicas
-CH_{2}-O-SO_{3}^{-}Li^{+}
confieren una conducción catiónica. La conducción depende de la
proporción O/Li, en la que O representa el número de átomos de
oxígeno disolventes y Li representa el número de átomos de Li. El
número de átomos de oxígeno disolventes se define en relación al
copolímero que constituye el material con conducción iónica,
directamente o tras la reticulación; se trata del número de átomos
de oxígeno suministrados por la cadena constituida por los grupos
-O-C-C- aportados por las unidades
U(R), las unidades U(Li) y las eventuales unidades
(UR'). Los átomos de Li son aportados por las unidades
U(Li). En otras palabras,
Cuando la proporción O/Li es inferior a 40, el
material presenta una conductividad iónica suficiente para ser
utilizado como material con conducción iónica, con o sin adición de
una sal de litio clásica. Este resultado es obtenido cuando la
proporción N(Li) de unidad U(Li) es tal que
N(Li) \geq 2,5% en relación al número total de unidades
recurrentes en el copolímero antes de una reticulación
eventual.
Cuando la proporción O/Li del copolímero es
superior a 40, esto es, cuando N(Li) < 2,5%, es
preferible añadir una sal de litio para formar el material de
conducción iónica. Dicha sal de litio puede escogerse de entre las
sales tradicionalmente utilizadas en los materiales con conducción
iónica para dispositivos electroquímicos que funcionan mediante
intercambio de iones de litio. A modo de ejemplo, se pueden citar
(CF_{3}SO_{2})_{2}NLi (LiTFSI),
(CF_{3}SO_{2})_{2}CHLi (LiTFSM),
(CF_{3}SO_{2})_{3}CLi (LiTTFSM), CF_{3}SO_{3}Li
(TFLi), LiClO_{4}, LiPF_{6}, LiBF_{4}, LiAsF_{6}, LiBOB,
LiFSI o LiI.
Se puede además citar los compuestos
(NC-CH_{2}-CH_{2})_{2}NCO-CF(CF_{3})-SO_{3}Li
y
(CH_{3}O-CH_{2}-CH_{2})_{2}NCO-CF(CF_{3})-SO_{3}Li,
cuya preparación es descrita por X. Ollivrin, et al.,
[Electrochimica Acta, 48, 14-16,
1961-69, (2003)]. La cantidad de sal de litio
añadida es tal que la proporción O/Li_{t} sea inferior a 40,
representando Li_{t} el número total de átomos de Li aportados
por las unidades U(Li) y por la sal.
Se ha advertido que, para un material según la
invención que tenga una proporción O/Li dada, la conductividad es
mejorada por la presencia de agrupaciones R' de tipo polar, por el
hecho de que las agrupaciones polares favorecen la disociación de
la agrupación iónica sulfato de litio
-O-SO_{3}^{-}, Li^{+} y en su caso la
disociación de la sal de litio añadida, lo que aumenta la
concentración efectiva en iones Li^{+}. Un efecto sobre la
conductividad puede obtenerse a partir del 5% en moles de unidades
U(R') en las que R' es un grupo polar.
Cuando un material de conducción iónica es un
material constituido por un copolímero según la invención o un
material obtenido por reticulación de un copolímero según la
invención, su conductividad puede además ser mejorada mediante la
adición de un compuesto que tenga un fuerte poder de complejación
frente al catión litio, como un éter-corona o una
poliamina. A modo de ejemplo, se pueden citar la esparteína y el
tetra-aza-ciclotetradecano (TMTAC),
que responden respectivamente a las fórmulas
Un material con conducción iónica según la
invención puede contener además un agente plastificante, elegido
por ejemplo entre los disolventes líquidos polares apróticos,
siendo la cantidad de disolvente líquido compatible con una
utilización a una temperatura de 100°C inferior al 30% en peso,
preferentemente comprendido entre el 5% y 10% en peso en relación a
la masa total del material. A modo de ejemplo, se puede citar el
carbonato de etileno, el carbonato de propileno, la
\gamma-butirolactona, la dimetilformamida, la
N-metilpirrolidona, las tetra alquil sulfamidas,
los éteres dimetílicos de polietilenglicol de masa comprendida
entre 200 y 2000 g/mol y, de una forma general, los derivados de
moléculas polares de baja volatilidad. Uno de los efectos de los
agentes plastificantes es disminuir la viscosidad del copolímero,
lo que favorece la movilidad de los iones, y por consiguiente la
conductividad iónica.
Un material de conducción iónica constituido por
un copolímero reticulado puede también ser gelificado mediante un
disolvente o una mezcla de disolventes, elegidos por ejemplo entre
los disolventes líquidos polares apróticos, siendo la cantidad de
disolvente líquido inferior al 85% en peso, preferentemente
comprendido entre el 70% y el 80% en peso en relación con la masa
total del material. A modo de ejemplo, se pueden citar el carbonato
de etileno, el carbonato de propileno, los dialquilcarbonatos, la
\gamma-butirolactona, la dimetilformamida, la
N-metilpirrolidona, las tetra alquil sulfamidas, el
dimetoxietano y el dioxolano.
Un material con conducción iónica que contenga
un copolímero según la invención es generalmente utilizado en forma
de película cuando está destinado a formar el electrolito de un
dispositivo electroquímico. Debe pues presentar un comportamiento
mecánico suficiente. Un copolímero según la invención que tenga una
masa molar superior a 100.000 g/mol responde a este criterio y
puede ser utilizado por ejemplo para constituir el material con
conducción iónica.
Cuando se utiliza para elaborar una película de
material con conducción iónica, un copolímero según la invención
cuya masa molar es inferior a 100.000 g/mol, el material de
conducción iónica contiene preferentemente una carga destinada a
mejorar el comportamiento mecánico. En este caso, las proporciones
respectivas de diferentes unidades recurrentes son elegidas de
forma que se priorice la proporción O/Li del polímero para
favorecer la conducción iónica. La carga puede ser un sílice (por
ejemplo, el sílice grado batería comercializado por la sociedad
Degussa), una alúmina, un óxido de titanio o un refuerzo celulósico
constituido por whiskers o microdesfibrados de celulosa como los
descritos por ejemplo en el documento
FR-2.841.255.
Cuando se utiliza para elaborar una película de
material con conducción iónica un copolímero según la invención que
posee unidades recurrentes que llevan grupos reticulables, dicho
copolímero puede utilizarse en forma reticulada o no reticulada.
Cuando la masa molar del copolímero sea inferior a 100.000 g/mol,
se recomienda utilizar dicho copolímero en forma reticulada y/o
añadirle, como se ha indicado anteriormente, una carga destinada a
reforzar el comportamiento mecánico. Cuando el material con
conducción iónica es obtenido por reticulación de un copolímero que
tiene un índice de grupos reticulables N(R') de entre el 2 y
el 30%, su comportamiento mecánico es suficiente y hace facultativa
la adición de una carga.
Un material con conducción iónica según la
invención puede obtenerse en forma de película. En un modo de
realización, la película es obtenida por vertido/evaporación.
El procedimiento consiste en este caso en
preparar una solución de diferentes constituyentes del material
dentro de un disolvente, desgasear la solución obtenida, después
verterla sobre un substrato, y dejar secar la película por
evaporación del disolvente. Como disolvente, se puede utilizar un
disolvente volátil como por ejemplo el acetonitrilo, el metanol, la
acetona, la dimetilformamida o el diclorometano.
En otro modo de realización, una mezcla en seco
de diferentes constituyentes del material es sometida a una
extrusión.
Cuando se busca un material que contiene un
copolímero en forma reticulada, la reticulación debe efectuarse
tras la formación de la película.
Un material con conducción iónica según la
presente invención puede ser utilizado en forma de película como
electrolito en varios dispositivos electroquímicos que funcionan
por desplazamiento de iones Li^{+} entre dos electrodos a través
de un electrolito. El copolímero puede ser además utilizado como
aglutinante conductor para el material que constituye uno de los
electrodos de un dispositivo electroquímico, o bien ambos
electrodos.
Entre los dispositivos electroquímicos
correspondientes, pueden citarse las baterías recargables o no, los
sistemas electrocromos, los sistemas de modulación de la luz y los
supercondensadores.
Una batería según la invención comprende un
electrodo negativo y un electrodo positivo separados por un
electrolito sólido polímero, comprendiendo el electrolito un
material con conducción iónica según la presente invención.
Preferentemente se utiliza un material
reticulado obtenido a partir de un copolímero según la invención
que comprende unidades U(R') en las que R' es un grupo
polar.
El electrodo positivo está constituido por una
materia activa de electrodo positivo. Puede contener además un
copolímero según la presente invención como aglutinante conductor.
Puede contener además un material que confiera una conducción
electrónica. En una batería recargable de litio, el ánodo está
constituido por una película de litio metálico, por una aleación de
litio o por un compuesto intermetálico de litio. En una batería de
tipo litio-ión, el electrodo negativo está
constituido por un material capaz de insertar de manera reversible
iones de litio, como por ejemplo el grafito.
Un sistema electrocromo según la invención
comprende un electrodo transparente y un electrodo constituido por
una materia activa cuyo color varía con el grado de oxidación,
estando ambos electrodos separados por un electrolito conductor
constituido por un material con conducción iónica según la presente
invención.
El electrodo transparente puede estar
constituido por ejemplo por un óxido de indio y de estaño (ITO) o
un fluoróxido de estaño (FTO). El otro electrodo cambia de color
cuando los iones Li^{+} se insertan en la materia activa, que
puede ser por ejemplo óxido de tungsteno WO_{3}.
Un supercondensador comprende dos electrodos de
base de carbono separados por un electrolito. Según la presente
invención, el electrolito está constituido por un material con
conducción iónica que comprende un copolímero según la presente
invención en forma reticulada, plastificado por adición de uno o
más disolventes orgánicos.
El acetonitrilo puede ser utilizado por ejemplo
como disolvente plastificante. La utilización en el electrolito de
un copolímero reticulado de función sulfato según la presente
invención permite, mediante adición de una sal libre, modular el
transporte catiónico y prescindir de la utilización de un separador
que es necesario en el caso de los electrolitos líquidos.
Un copolímero según la presente invención puede
además ser utilizado para la elaboración de membranas selectivas o
de membranas de referencia en los detectores de membrana, por
ejemplo para dosificar los iones de litio presentes en una
solución. Es preferible utilizar para la elaboración de membranas
un material según la invención en el cual la proporción O/Li esté
entre 10 y 30.
Un copolímero estadístico según la invención
designado en adelante como CP[U(R), U(Li),
U(OH)] y constituido por unidades U(R), unidades
U(Li) y eventualmente unidades U(R') en las que el
sustituyente R' es OH, [designados en adelante como unidades
U(OH)] puede obtenerse mediante un procedimiento que
comprende las fases
siguientes:
siguientes:
- 1.
- preparación de un copolímero CP[U(R), U(EP)] constituido por unidades U(R) y unidades U(EP), siendo las unidades U(EP) unidades -O-CH_{2}-CH(-CH_{2}Cl)-;
- 2.
- transformación de los grupos -CH_{2}Cl de unidades U(EP) del copolímero CP[U(R), U(EP)] en grupos -CH_{2}OH;
- 3.
- transformación de al menos una parte de grupos -CH_{2}OH en grupos -CH_{2}-O-SO_{3}Li.
\newpage
La preparación del copolímero
CP[U(R), U(EP)] es efectuada por
copolimerización de óxido de etileno o de óxido de propileno y de
epiclorohidrina, según un proceso descrito principalmente por J.
Furukawa, S. Akutsu, T. Saegusa, [Macromol. Chem. 81, 100 (1965)],
aplicando dicho proceso el complejo FeCl_{3}-óxido de
propileno-d-bornil-etil-éter
para la copolimerización del óxido de propileno y de
epiclorhidrina. Es efectuada ventajosamente en solución en tolueno,
en presencia de un cebador de polimerización tipo Vandenberg,
elegido por ejemplo entre los compuestos de tipo trialquilaluminio
y dietilmalonato.
La transformación de los grupos -CH_{2}Cl
puede ser efectuada según un procedimiento descrito por H.L. COHEN
[Journal of Polymer Science: Polymer Chemistry Edition vol. 13,
1993-2000 (1975)]. Dicho procedimiento consiste en
hacer reaccionar el copolímero CP[U(R), U(EP)]
con el acetato de potasio en el metoxi-etoxietanol.
El copolímero es disuelto en el disolvente a 100°C bajo un barrido
de argón.
El acetato de potasio es añadido en exceso (3
veces en relación a la estequiometría) en la mezcla que se lleva a
175°C y se mantiene a esta temperatura durante 6 horas.
Devuelto a temperatura ambiente, el copolímero
es precipitado en el éter y secado al vacío. A continuación se
indica el esquema reactivo.
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Según otro modo de realización, un copolímero en
bloques según la invención, designado en adelante como
CPU(H), U(Li), U(OH)] y constituido por
unidades U(R) en las que R es H y que son designadas como
U(H), unidades U(Li) como las definidas
anteriormente, y eventualmente unidades U(OH) como las
definidas anteriormente, puede obtenerse mediante un procedimiento
que comprende las fases siguientes:
- 1.
- preparación de un poli(óxido de etileno) de extremidades reactivas -O^{-}M^{+};
- 2.
- preparación de un copolímero en bloque poli(óxido de etileno-co-glicidolP), por reacción del poli(óxido de etileno) de extremidades reactivas -O^{-}M^{+} con un glicidol protegido (designado como glicidolP), siendo M^{+} un ión de metal alcalino;
- 3.
- desprotección de sustituyentes laterales de unidades recurrentes procedente del glicidol protegido, para transformar dichos sustituyentes laterales en sustituyentes -CH_{2}OH.
- 4.
- transformación de al menos una parte de grupos -CH_{2}OH en grupos -CH_{2}-O-SO_{3}Li.
La preparación del poli(óxido de etileno) en
extremidades reactivas -O^{-}M^{+} puede ser efectuada mediante
reacción de un poli(óxido de etileno) con MOH según el esquema
reactivo siguiente.
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La preparación del copolímero en bloque
poli(óxido de etileno-co-glicidolP)
puede ser efectuada mediante reacción del poli(óxido de etileno) de
extremidades reactivas -O^{-}M^{+} con un glicidol protegido,
según el esquema reactivo siguiente:
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El glicidol protegido puede obtenerse por
ejemplo haciendo reaccionar glicidol con un etilviniléter, en
presencia de ácido p-tolueno sulfónico.
La desprotección de sustituyentes laterales de
unidades recurrentes procedente del glicidol protegido puede
efectuarse mediante una sucesión de fases que consisten en:
- \bullet
- hacer reaccionar el copolímero poli(óxido de etileno-co-glicidolP) con el ácido fórmico para transformar los grupos terminales C_{2}H_{5}-O-CH(CH_{3})-O- de sustituyentes laterales, así como los grupos -O^{-}M^{+} de extremidades de la cadena principal en grupos O=CH-O-;
- \bullet
- hacer reaccionar el copolímero obtenido con KOH(2N) para transformar los grupos terminales O=CH-O- en grupos -O^{-}K^{+};
- \bullet
- reemplazar el ión K^{+} por un H^{+} sobre una resina intercambiadora de iones:
Dicha sucesión de fases puede ser representada
por el esquema reactivo siguiente:
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En los dos modos de realización descritos más
arriba [preparación de un copolímero estadístico a partir de óxido
de etileno o de propileno y epiclorhidrina, y preparación de un
copolímero en bloques a partir de un poli(óxido de etileno) y de
glicidol], la transformación de grupos -CH_{2}OH en grupos
-CH_{2}-O-SO_{3}Li se efectúa en
dos fases. En el curso de una primera fase, se esterifica el grupo
OH mediante la adición de clorosulfonato de trimetilsililo
(CH_{3})_{3}Si-SO_{3}Cl en medio
anhidro y bajo un barrido de gas neutro. Se obtiene así el polímero
en forma de éster-sulfato sililado que lleva grupos
laterales
-CH_{2}-O-SO_{3}-Si(CH_{3})_{3}.
En el curso de la segunda fase, se generan los grupos de sulfato de
litio
-CH_{2}-O-SO_{3}-Li
por tratamiento de grupos éster sililados por
Li-OH.
Para la 1ª fase, se elige un disolvente
insensible o poco sensibles a los ácidos, por ejemplo un disolvente
clorado como el diclorometano. Es preferible añadir lentamente el
clorosulfonato de trimetilsililo al copolímero a causa del carácter
fuertemente exotérmico de la reacción. Se utiliza un ligero exceso
de clorosulfonato de trimetilsililo para tener en cuenta trazas de
agua. Para la 2ª fase, se utiliza agua destilada como disolvente.
La neutralización se efectúa mediante adición de LiOH (por ejemplo
en forma de una solución acuosa 1M), controlando la dosificación
ácido-base con ayuda de un
pH-metro. Tras la neutralización, el agua se ha
evaporado y se añade acetonitrilo que disuelve el polímero litiado,
y en el que las impurezas minerales (LiCl, LiOH, LiSO_{4}) son
insolubles y pueden pues ser eliminadas por filtración.
Cuando el copolímero buscado contiene únicamente
unidades U(R) o U(H) y unidades U(Li), se
utilizan los reactivos en cantidad suficiente para transformar la
totalidad de los grupos -CH_{2}OH en grupos
-CH_{2}-O-SO_{3}Li.
El uso de una cantidad subestequiométrica de
reactivo permite conservar grupos -CH_{2}OH, que pueden quedar
tal cual en el copolímero, o por el intermediario del que grupos R'
diferentes pueden ser fijados sobre la cadena principal del
copolímero.
\newpage
Para obtener un copolímero en el que R' es un
grupo epoxi o un grupo vinil éter, se hace reaccionar un
copolímero en el que R' es un grupo OH con LiH en medio anhidro
para transformar el grupo -CH_{2}OH en alcoholato de litio,
después se hace reaccionar el alcoholato así formado
respectivamente con la epiclorhidrina o con el cloroetilvinil éter
para obtener un grupo R' final de tipo epoxi o de tipo vinil éter.
El esquema reactivo es el siguiente:
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Para obtener un copolímero en el que R' es un
grupo acrilato metacrilato, se hace reaccionar un copolímero en el
que R' es un grupo OH con ácido acrílico o ácido metacrílico. En
este caso se efectúa la reacción bajo presión reducida para
eliminar el agua formada y desplazar así el equilibrio de
esterificación, en particular por destilación azeotrópica con el
benceno utilizando un tubo de Dean y Stark. Una alternativa
consiste en utilizar el cloruro o el anhídrido de ácido acrílico o
de ácido metacrílico, eventualmente en presencia de piridina como
catalizador de la reacción de esterificación.
Para obtener un copolímero en el que R' es un
grupo estirilo, se hace reaccionar un copolímero en el que R' es
un grupo OH con LiH para transformar el grupo -CH_{2}OH en
alcoholato de litio, después se hace reaccionar con el clorometil
estireno. Se puede también introducir un grupo estirilo
esterificando el grupo -CH_{2}OH de polímero mediante el ácido
p-vinilbenzoico según el esquema reactivo
siguiente:
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Un copolímero en el que el sustituyente R' es un
grupo nitrilo puede obtenerse mediante transformación de una
unidad recurrente en la que R' es OH por reacción con LiOH, seguido
de la reacción del alcoholato de litio formado con el
cloroacetonitrilo.
La presente invención está ilustrada por los
ejemplos anteriores, a los que sin embargo no está limitada.
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Ejemplo
1
El procedimiento de aplicación es análogo al
procedimiento descrito por Cohen et al (citado
anteriormente).
En un matraz de tres bocas de 500 mL se han
introducido 200 mL de dietilenglicol monometil éter, después se ha
calentado hasta 100°C bajo barrido de argón y bajo agitación.
Después se han introducido 10 g de un copolímero poli(óxido de
etileno-co-epiclorhidrina) en el
cual el número de moles de funciones cloro es igual a 0,02 y que
puede ser representado por la fórmula semidesarrollada
siguiente:
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\newpage
Después de la disolución del copolímero (I), se
han añadido 5,88 g de acetato de potasio (0,06 mol), se ha llevado
el medio reactivo a 175°C y se ha mantenido esta temperatura
durante 6 horas. Después se ha dejado la mezcla reactiva a
temperatura ambiente y se ha precipitado en el éter. El copolímero
obtenido ha sido separado por filtración y secado al vacío durante
12 horas a 40°C. Comprende un 90% en número de unidades oxietileno
(correspondiente a unidades U(R) de la fórmula general, y
10% de unidades U(R') en forma de unidades U(OH).
Puede representarse mediante la fórmula semidesarrollada (II)
siguiente:
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Ejemplo
2
En un matraz de tres bocas de 500 mL que
contiene 250 mL de diclorometano y 1,93 g de resina Amberlist 21®,
se han introducido 3,63 g de copolímero (II) (correspondiente a
7,71.10^{-3} mol de grupos OH). El matraz ha sido colocado en un
baño de hielo y sometido a un barrido de argón durante toda la
duración de la síntesis.
Se han introducido en un embudo de goteo 40 mL
de diclorometano y 1,25 mL de clorosulfonato de trimetilsililo
(correspondiente a un exceso del 5% en relación a la
estequiometría), y después se ha añadido la solución gota a gota en
el matraz de tres bocas. La mezcla se ha dejado bajo barrido de
argón durante 1 hora después del fin de la adición de
clorosulfonato de trimetilsililo.
Después, el disolvente ha sido eliminado al
vacío en el evaporador rotativo, el residuo ha sido recuperado en
100 mL de agua destilada, y después la solución obtenida ha sido
neutralizada por adición de una solución acuosa de LiOH a 1 mol/L.
La adición de LiOH ha sido seguida en el pH-metro y
detenida desde la obtención de un pH superior al del agua
destilada.
El agua ha sido después eliminada al vacío en el
evaporador rotativo, el residuo ha sido recuperado del
acetonitrilo y la solución obtenida ha sido centrifugada, después
filtrada dos veces por un filtro de PVDF de una porosidad media de
1 \mum, después una vez por un filtro de PVDF con una porosidad
media de 0,45 \mum, y una vez por un filtro de PVDF con una
porosidad media de de 0,22 \mum. El copolímero así obtenido ha
sido precipitado en el éter, después secado al vacío en una celda
Büchi a 40°C, y finalmente almacenado en la caja de guantes bajo
argón. El polímero (III) obtenido comprende un 90% en número de
unidades oxietileno (correspondiente a las unidades U(R) de
la fórmula general, y un 10% de unidades U(Li)) y puede
representarse por la fórmula semidesarrollada siguiente (III):
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Ejemplo
3
El procedimiento del ejemplo 2 ha sido
reproducido en varias recuperaciones modificando las cantidades
respectivas de reactivos, de forma de obtener la transformación de
una parte solamente de unidades etileno glicol en unidades
etilenglicol sulfatado litiado. Las condiciones operativas
particulares y los resultados de diferentes ensayos se han reunido
en la tabla siguiente. n_{OH} representa el número de moles OH
aportado por el copolímero (II), % U(Li) | representa el
porcentaje de unidades U(Li) en relación al total de
unidades que no son unidades oxietileno, %U(OH) representa
el porcentaje de unidades U(OH) en relación al total de las
unidades que no son unidades oxietileno.
Las fórmulas semidesarrolladas de los diferentes
copolímeros obtenidos se dan a continuación.
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Ejemplo
4
En un matraz de 250 ml se han introducido 1 g
del copolímero VI (1,35 10^{-3} mol OH), 0,3 g de hidróxido de
litio, 5 ml de agua y 60 ml de diclorometano. La mezcla reactiva ha
sido calentada a 60ºC durante 1 hora, después se ha efectuado una
destilación azeotrópica del diclorometano y del agua. Después de la
eliminación total del agua, la mezcla reactiva ha sido enfriada a
la temperatura ambiente bajo atmósfera de argón. Entonces se ha
añadido 0,1 ml de cloroacenitrilo. Pasados 30 min, la mezcla
reactiva se ha llevado a 60°C y mantenido a esta temperatura durante
24 h. Tras el enfriamiento, la solución obtenida ha sido
centrifugada, después filtrada dos veces sobre un filtro de PVDF de
porosidad media 1 \mum, una vez sobre un filtro de porosidad
media 0,45 \mum, y una vez sobre un filtro de PVDF de porosidad
media 0,22 \mum, antes de ser precipitado en el éter dietílico.
El copolímero precipitado ha sido secado bajo vacío en una celda
Büchi a 40°C, y finalmente almacenado en la caja de guantes bajo
argón. El polímero (VII) obtenido comprende un 90% en número de
unidades oxietileno (correspondiente a las unidades U(R) de
la fórmula general) 3,3% de unidades U(Li) y 6,6% de
unidades U(R') en las que R' es CN. Puede representarse
mediante la fórmula semidesarrollada siguiente:
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Ejemplo
5
Los copolímeros IV, 70 V y VI han sido sometidos
a una reticulación por reacción de grupos OH con el
1,6-diisocianatohexano (HMDI).
Operando en la caja de guantes bajo atmósfera de
argón, se ha preparado una solución de copolímero en el
diclorometano, se ha añadido dilaurato de dibutilestaño como
catalizador, después se ha vertido la solución sobre una superficie
de cristal teflonado delimitado por un anillo de cristal teflonado.
Después de la evaporación del diclorometano, se ha dejado el
conjunto a temperatura ambiente, y la reticulación se ha efectuado
espontáneamente en 48 horas.
Las condiciones específicas de cada copolímero
se han reunido en la tabla siguiente.
El índice de insolubles de los materiales
obtenidos por reticulación de los copolímeros IV a VI ha sido
determinado y comparado al del material obtenido por reticulación
del copolímero II y del copolímero III. Los copolímeros no
reticulados son solubles en el diclorometano. La determinación del
índice de insolubles ha sido efectuada según el modo operativo
siguiente. Una masa mi del copolímero reticulado en forma de
película ha sido extraída y sumergida en el diclorometano durante
12 horas, la película ha sido después retirada del vial y colocada
en una estufa a 70°C, después se ha pesado, siendo la masa final
designada como mf. El índice de insolubles es mf/mi*100.
La figura 2 representa la evolución del índice
de insolubles Tx en función del porcentaje de funciones OH
reticuladas (%OH), que corresponde aquí al porcentaje de funciones
reticulables, teniendo en cuenta la cantidad de HMDI introducida en
el momento de la reticulación. Se ha visto que el índice de
insolubles del material reticulado aumenta con la proporción de
funciones OH reticulables del copolímero no reticulado. Para
verificar la influencia de la proporción de funciones reticulables,
se ha determinado el módulo de elasticidad de materiales
reticulados obtenidos a partir de los copolímeros IV a VI, y se ha
comparado con el módulo del copolímero III (no reticulable porque
no tenía grupo reticulable). La figura 3 representa la evolución
del módulo de elasticidad a 100°C (ME en Mpa) en función del
porcentaje de funciones OH reticuladas (%OH). El módulo de
elasticidad es nulo para el copolímero III no reticulado, y aumenta
con el número de funciones OH reticuladas, es decir, con el número
de puentes de uretano.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
6
Se ha medido la conductividad jónica de varios
materiales en un recinto termostatado de 90°C a 20°C cada 10°C. Las
figuras 4 a 7 representan la evolución de la conductividad en
función de la temperatura para cada uno de los materiales probados.
En cada una de las figuras, la conductividad C (expresada en S/cm)
se ha transportado a la ordenada, y la temperatura se ha
transportado a la abscisa, en forma 1000/T, (en K^{-1}). La tabla
siguiente indica el material probado, la proporción O/Li de dicho
material, la conductividad a diferentes temperaturas y el número de
la figura que da la evolución de la conductividad.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Estos resultados muestran que la disminución del
número de agrupaciones iónicas en un copolímero, que entrañaría
una disminución de la conductividad iónica del material, siendo
todo igual por otra parte, es compensada por la presencia de
agrupaciones polares OH que aumenta el poder de solvatación frente
al anión, lo que tiene como efecto favorecer la disociación de
grupos iónicos y aumentar así la conductividad. Muestran igualmente
que la reticulación de un copolímero disminuye la conductividad
iónica de un factor no negligible.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
7
Se ha determinado la conducción iónica de un
material constituido por una mezcla del copolímero III y de
polietileno glicol dimetiléter de masa molar 500 (PEG500), en el
que el PEG500 representa un 10% en masa.
La conductividad ha sido comparada a la del
copolímero III tomado aisladamente.
Los resultados se representan en la figura 9
sobre la que la curva materializada por los triángulos se refiere a
la mezcla copolímero III+PEG500, y la curva materializada por los
rombos se refiere al copolímero III.
Se ve que la adición del plastificante mejora la
conductividad. Este resultado procede del hecho de que la adición
de plastificante disminuye la viscosidad del material y favorece la
movilidad de los iones Li^{+} y por consiguiente la
conductividad.
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Ejemplo
8
Se ha determinado la conducción iónica de un
material constituido por una mezcla del copolímero III y de
esparteína, en el que la esparteína representa un 29% en masa
(proporción 1/1 en mol entre el número de funciones sulfato de
litio y de moléculas de esparteína). La conductividad se ha
comparado a la del copolímero III utilizado sin complejante.
Los resultados se representan en la figura 9
sobre la que la curva materializada por los triángulos se refiere a
la mezcla copolímero III+esparteína, y la curva materializada por
los rombos se refiere al copolímero III.
Se ve que la adición del complejante mejora la
conductividad. Este resultado procede del hecho de que la adición de
complejante aumenta probablemente la disociación de la sal y que
disminuye también probablemente la viscosidad del material. El
carácter plastificante del complejante utilizado favorece la
movilidad de los iones Li^{+} y por consiguiente la
conductividad.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
9
Se ha determinado la conducción iónica de un
material constituido por una mezcla del copolímero III y de
tetra-aza-ciclotetradecano (TMTAC),
en el que el TMTAC representa un 31,5% en masa (proporción 1/1 en
mol entre el número de función sulfato de litio y de TMTAC). La
conductividad ha sido comparada a la del copolímero III tomado
aisladamente.
Los resultados se representan en la figura 9
sobre la que la curva materializada por los triángulos se refiere a
la mezcla copolímero, III+TMTACy la curva materializada por los
rombos se refiere al copolímero III. Se ve que la adición del
complejante mejora la conductividad. Este resultado procede del
hecho de que la adición de complejante aumenta probablemente la
disociación de la sal y que disminuye también probablemente la
viscosidad del material. El carácter plastificante del complejante
utilizado favorece la movilidad de los iones Li^{+} y por
consiguiente la conductividad.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
10
En un matraz de tres bocas de 500 ml provisto de
una columna refrigerada se han introducido 66,24 ml (74 g, 1 mol)
de glicidol, y después 204 ml (144 g, 2,08 moles) de etil vinil
éter (EVE). Bajo agitación magnética, se ha introducido 1 g (0,058
mol) de ácido p-tolueno sulfónico (aPTS), después
se ha calentado en reflujo durante 2 h 40.
Una vez enfriada, se ha neutralizado la solución
con \simeq 215 ml de una solución acuosa saturada en
hidrogenocarbonato de sodio. La fase orgánica ha sido lavada 2
veces con agua destilada y después secada sobre sulfato de sodio
anhidro. El EVE restante ha sido eliminado por destilación (T =
34°C, P =760 mm Hg) y el glicidol protegido (glicidolP) ha sido
purificado por destilación al vacío (T = 50°C, P = 7 mmHg). Sólo la
fracción del núcleo se conserva, quedando las impurezas en el
matraz o la fracción de cabeza.
El producto bruto tiene color naranja, y después
se vuelve traslúcido tras la destilación. Se han recuperado 140 g
de GLP, esto es, un rendimiento cercano al 96%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se ha preparado un macrocebador para la síntesis
de un copolímero, según el esquema siguiente:
En un matraz de tres bocas provisto de una
columna de destilación se han introducido 100 ml de tolueno, 2 g de
poli(óxido de etileno) (POE) 4000 (5.10^{-4} moles) y 0,149 g
(10^{-3} moles) de hidróxido de cesio. Se ha hecho reaccionar a
80°C durante 3 horas bajo agitación magnética. El agua formada ha
sido eliminada por destilación azeotrópica de tolueno.
Macrocebadores de diferentes masas molares
comprendidas entre 400 y 10.000 g/mol han sido sintetizadas. Los
valores de n correspondientes están indicados en la tabla
siguiente.
\vskip1.000000\baselineskip
Los macrocebadores como los preparados más
arriba han sido utilizados para sintetizar copolímeros en bloques
poli(óxido de
etileno-bloque-poliglicidolP)
designados de B1 a B8, comportando números diferentes de unidades
oxietileno y números diferentes de unidades glicidolP. Los
copolímeros están identificados en la tabla siguiente. "Unidad
glicidolP" designa la unidad correspondiente a la obertura del
glicidol protegido.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
En un matraz de 250 ml provisto de una columna
de destilación se han introducido 100 ml de tolueno y 7,3 g
(5.10^{-2} moles) de GLP, después se han destilado 30 ml de
azeótropo (Presión atmosférica; T=110°C), bajo agitación magnética
y protegiendo el medio de la humedad del aire mediante un sellado
con de cloruro de calcio.
Se ha enfriado después bajo argón hasta
80°C.
El macrocebador anteriormente preparado ha sido
añadido en la solución precedente. Se ha llevado la temperatura
hasta 100°C, después se ha dejado reaccionar durante 5 horas bajo
atmósfera de argón. El disolvente ha sido después eliminado por
destilación. Una elección apropiada de la proporción entre la
concentración molar en unidades de repetición
CH_{2}-CH_{2}-O y la
concentración molar en unidades de glicidol protegido permite
obtener el copolímero tribloque deseado. Por ejemplo, para obtener
un copolímero tribloque n = 45, m = 100 se utiliza un poli(óxido
de etileno) dial (de masa 2000 en concentración 0,01 mol/l, esto
es, una concentración en unidad
CH_{2}-CH_{2}-O igual a 0,45
mol/l), y una concentración en glicidol protegido de 2 mol/l.
El color y la viscosidad de los polímeros
obtenidos varían en función del macrocebador utilizado.
La caracterización de los copolímeros por RMN
H^{1} y C^{13} ha permitido seguir el avance de la reacción,
observando la disminución y después la desaparición del pico
correspondiente al ciclo epoxi del monómero (H^{1}... C^{13}
60,63 ppm, 50,63 ppm).
Los productos de reacción han igualmente sido
analizados por cromatografía por permeación de gel (GPC) en el THF
a 25°C utilizando un juego de columnas de ultrastyragel.
El análisis GPC del producto bruto muestra que
el producto de reacción puede presentar una o dos
distribuciones.
La obtención de dos distribuciones procede de
reacciones parásitas de transferencia de cadena en el momento de la
polimerización. Una parte del copolímero obtenido precipita en el
heptano, mientras que la otra se solubiliza. Por caracterización
RMN ^{1}H, las dos fracciones separadas en el heptano han podido
ser analizadas. La fracción soluble corresponde a un homopolímero
PGLP poliglicidolP y el producto insoluble corresponde al
copolímero tribloque esperado
PGLP-POE-PGLP. Siendo compatibles
el homopolímero y el copolímero, la mezcla puede ser utilizada tal
cual para preparar un electrolito para una batería de litio, para
un sistema electrocromo o para un supercondensador, sin que los
rendimientos del electrolito se vean afectados.
\vskip1.000000\baselineskip
En un matraz que contiene 15 g de copolímero B1
se han introducido 100 ml de ácido fórmico. Se ha dejado el ácido
actuar sobre B1 durante 20 minutos a 20°C. El exceso de ácido ha
sido después evaporado al vacío (Tamb, P = 4,5 mm Hg). Se han
añadido 120 ml de THF y 70 ml de metanol antes de llevar el pH de
la solución a 12 por adición de KOH 2M.
La adición de KOH ha sido seguida en el
pH-metro y detenida desde la obtención de un pH
igual a 12.
Los disolventes han sido después eliminados al
vacío(Tamb, P = 4 - 5 mm Hg). Una solución acuosa del
polímero ha sido pasada sobre una columna intercambiadora de iones
(H^{+}) (resina catiónica regenerada al ácido clorhídrico 2M). El
agua después ha sido eliminada al vacío en el evaporador rotativo,
el polímero desprotegido, y PGL o
PGL-POE-PGL ha sido secado al vacío
(Tamb, P = 4 - 5 mm Hg).
\vskip1.000000\baselineskip
En un matraz de tres bocas de 500 mL que
contiene 100 mL de dimetilsulfóxido se han introducido 10 g de
copolímero (B7) (correspondiente a 7,71.10^{-3} moles de grupos
OH). El matraz ha sido después colocado sobre un baño de hielo y
sometido a un barrido de argón durante toda la duración de la
síntesis.
Se ha introducido en un embudo de goteo 80 mL de
dimetilsulfóxido y 16,25 mL de clorosulfonato de trimetilsililo
(correspondiente a un exceso del 5% en comparación a la
estequiometría), y después se ha añadido la solución gota a gota en
el matraz de tres bocas. La mezcla ha sido después dejada bajo
barrido de argón durante 1 hora después del fin de la adición del
clorosulfonato de trimetilsililo. Después, el disolvente ha sido
eliminado al vacío en el evaporador rotativo, el residuo ha sido
recuperado en 100 mL de agua destilada, después la solución
obtenida ha sido neutralizada por adición de una solución acuosa de
LiOH a 1 mol/L. La adición de LiOH ha sido seguida en el
pH-metro y detenida desde la obtención de un pH
superior a 7.
El agua ha sido después eliminada al vacío en el
evaporador rotativo, el residuo ha sido recuperado del
acetonitrilo y la solución obtenida ha sido centrifugada, después
filtrada dos veces por un filtro de PVDF de una microporosidad de 1
\mum, después una vez por un filtro de PVDF con una
microporosidad de 0,45 \mum, y una vez por un filtro de PVDF con
una microporosidad de 0,22 \mum. El copolímero así obtenido ha
sido precipitado en el éter, después secado al vacío en una celda
Büchi a 40°C, y finalmente almacenado en la caja de guantes bajo
argón.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
11
En un matraz de 250 ml se ha introducido 1 g del
copolímero obtenido al final del ejemplo 10, 5 ml (0,01 mol) de
hidróxido de potasio y 50 ml de tolueno. Se ha efectuado una
destilación azeotrópica del tolueno bajo presión reducida (T = 50°,
P = 30 - 35 mmHg). Después de la eliminación total del tolueno, se
han añadido 40 mL de THF, previamente secado sobre sodio, se ha
puesto la solución bajo atmósfera de argón y se ha calentado hasta
55°C. Se han introducido entonces 0,63 ml (0,01 mol) de cloro
acetonitrilo antes de llevar la mezcla reactiva al reflujo, a
T=60°C. El disolvente ha sido después eliminado al vacío en el
evaporador rotativo. El copolímero obtenido puede ser representado
por la fórmula VIII dada anteriormente.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
12
En el curso de una primera fase, se ha preparado
un copolímero estadístico poli[(óxido de
etileno)-stat-glicidolP].
La polimerización es efectuada en un reactor
autoclave de acero inoxidable que soporta una presión de 100 bars.
La agitación mecánica está asegurada mediante un intervalo
magnético, y el calentamiento por un platillo calefactor adaptado.
El reactor está termostatado por un circuito de enfriamiento de
agua controlado por una electroválvula. Los reactivos son
introducidos mediante cámara de acero inoxidable, previamente
rellenada en la caja de guantes bajo argón. El THF, disolvente de
la reacción, es previamente destilado sobre hidruro de calcio,
CaH_{2}. Es utilizado no sólo como disolvente de reacción sino
también para enjuagar, antes del uso, el reactor y las cámaras. La
reacción es realizada bajo argón, variando la presión del reactor
entre 2 y 10 bars en el curso de la reacción.
Se ha utilizado un dialcoholato de cesio
preparado a partir de poli(óxido de etileno) diol de masa 400.
Primero se han introducido 0,53 g de macrocebador, esto es 7,
9.10^{-4} moles en 150 ml de THF en la cámara. Se han añadido
sucesivamente 60 g (1,36 moles) de óxido de etileno y 58 de
glicidol protegido (0,4 moles). Tras 12 horas de reacción a 100°C
se deja volver a temperatura ambiente y se desactiva la reacción
añadiendo 5 ml de agua.
El análisis por GPC del copolímero SP1 obtenido,
que comprende unidades oxietileno y unidades glicidol protegido,
muestra que la masa molar media en masa M_{w}, calculada en
equivalente poliestireno es del orden de 20000 g/mol.
El análisis RMN-C^{13} y
RMN-H^{1} muestra la presencia de picos
específicos de unidades oxietileno (70, 5 ppm C^{13},
(CH_{2}-CH_{2}-O) 3, 54 ppm,
(CH_{2}-CH_{2}-O)
H^{1}) y de unidades glicidol protegido (99,5 ppm
(O-CH-O), 19,51 ppm
(CH_{3}-CH<), 15,04 ppm
(CH_{3}-CH_{2}-) C^{13} y 4,6 ppm
(O-CH-O), 1,2 ppm
(CH_{3}-CH<) 1,1 ppm
(CH_{3}-CH_{2}-) H^{1}) en una
proporción 2,6.
En el curso de una segunda etapa, se han
transformado los grupos "glicidol protegido" del polímero SP1
en grupos -CH_{2}OH.
En un matraz que contiene 15 g de copolímero
SP1, se introducen 100 ml de ácido fórmico. Se deja el ácido
actuar sobre SP1 durante 20 minutos a 20°C. El exceso de ácido se
ha evaporado después al vacío (Tamb, P = 4,5 mm Hg). Se han añadido
120 ml de THF y 70 ml de metanol antes de llevar el pH de la
solución a 12 por adición de KOH 2M. La adición de KOH ha sido
seguida en el pH-metro y detenida desde la
obtención de un pH igual a 12.
Los disolventes se han eliminado después al
vacío (Tamb, P = 4 - 5 mm Hg). Una solución acuosa del polímero es
tratada con una resina intercambiadora de protones (H^{+}) (resina
catiónica previamente regenerada en ácido clorhídrico 2M). El agua
es después eliminada al vacío en el evaporador rotativo, el
copolímero desprotegido, S1, es secado al vacío (Tamb, P = 4 - 5 mm
Hg).
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias bibliográficas
mencionadas por el solicitante se ha incorporado exclusivamente
para información del lector, pero no forma parte integrante de la
documentación de la patente europea. Aún habiéndose recopilado
estas referencias bibliográficas con sumo cuidado, no pueden
excluirse errores u omisiones, por lo que la EPO declina toda
responsabilidad a este respecto.
\bullet EP 0603370 A
\bullet EP 0657484 A
\bullet EP 0671386 A
\bullet FR 2841255
\bullet X. OLLIVRIN et al.
Electrochimica Acta, 2003, vol. 48,
14-161961-69.
\bullet H. L. COHEN. Journal of
Polymer Science: Polymer Chemistry. 1975, vol. 13,
1993-2000.
Claims (42)
1. Copolímero caracterizado por el hecho
de que su cadena consta de:
\bullet unidades recurrentes U(R) que
responden a la fórmula
-O-CH_{2}-CHR- en la que R es H o
CH_{3};
\bullet unidades recurrentes U(Li) que
responden a la fórmula
-O-CH_{2}-CH(-CH_{2}-O-SO_{3}^{-}Li^{+})-;
\bullet eventualmente unidades recurrentes
U(R') que responden a la fórmula
-O-CH_{2}-CH (-CH_{2}R')- en la
que R' es un grupo funcional.
2. Copolímero según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que
70\leqN(R)\leq95,
2,5\leqN(Li)\leq15, y
0\leqN(R')\leq20.
3. Copolímero según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que las diferentes unidades
recurrentes están repartidas de forma estadística.
4. Copolímero según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que consta de uno o más
segmentos constituidos por unidades U(R), uno o más
segmentos constituidos de unidades U(Li) y eventualmente uno
o más segmentos constituidos por unidades U(R').
5. Copolímero según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que todos los sustituyentes R'
representan el mismo grupo funcional.
6. Copolímero según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que los sustituyentes R' de
las unidades U(R') no representan todos el mismo grupo
funcional.
7. Copolímero según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que un grupo funcional R' es
elegido entre los grupos que permiten una reticulación del
copolímero.
8. Copolímero según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que un grupo funcional R' es
elegido entre las agrupaciones polares.
9. Copolímero según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que R' está elegido entre OH,
el grupo epoxi, el grupo aliléter
CH_{2}=CH-CH_{2}-O-, el grupo
metaliléter
CH_{2}=C(CH_{3})-CH_{2}-O-,
los grupos de tipo vinil éter R^{1}CH=CR^{2}-O-
o
R^{1}CH=CR^{2}-O-CH_{2}-CH_{2}-O-
en los que R^{1} y R^{2} representan independientemente el uno
del otro H, un alquilo, un alquenilo o un arilo, el grupo acrilato
CH_{2}=CH-C(O)-O-, el grupo
metacrilato
CH_{2}=C(CH_{3})-C(O)-O-,
el grupo estirenilo
CH_{2}=CH(Ph)-CH_{2}-, el grupo vinil
benzoato
CH_{2}=CH(Ph)C(O)-O-, el
grupo cinamato
(Ph)-CH=CH-C(O)-O-,
o un grupo
-O-CO-NH-R^{3}-Si(OR^{4})_{3}
en el que R^{4} es un radical alquilo que tiene de 1 a 3 átomos
de carbono y R^{3} es un grupo alquileno.
10. Copolímero según la reivindicación 8,
caracterizado por el hecho de que R' está elegido entre -CN,
-OH, los grupos carbonato cíclico, los grupos sulfolano, los grupos
sulfóxido, los grupos sulfona, y los grupos sulfonamida.
11. Procedimiento de preparación de un
copolímero según la reivindicación 3, constituido por unidades
U(R), unidades U(Li) y eventualmente unidades
U(OH), R' siendo OH, caracterizado por comprender las
fases siguientes:
a. preparación de un copolímero constituido por
unidades U(R) y unidades U(EP), siendo las unidades
U(EP) unidades
-O-CH_{2}-CH(-CH_{2}Cl)-;
b. transformación de grupos -CH_{2}Cl de
unidades U(EP) en grupos -CH_{2}OH;
c. transformación de al menos una parte de
grupos -CH_{2}OH en grupos
-CH_{2}-O-SO_{3}Li.
12. Procedimiento de preparación de un
copolímero según la reivindicación 4, constituido por unidades
U(H), siendo R H, unidades U(Li), y eventualmente
unidades U(OH), caracterizado por comprender las
fases siguientes:
a. preparación de un poli(óxido de etileno) en
extremidades reactivas siendo -O^{-}M^{+}, M^{+} un ión de
metal alcalino;
b. preparación de un copolímero de bloque
poli(óxido de
etileno-co-glicidolP), por reacción
del poli(óxido de etileno) en extremidades reactivas
-O^{-}M^{+} con un glicidol protegido;
c. desprotección de los sustituyentes laterales
de unidades recurrentes procedentes del glicidol protegido, para
transformar dichos sustituyentes laterales en sustituyentes
-CH_{2}OH.
d. transformación de al menos una parte de los
grupos -CH_{2}OH en grupos
-CH_{2}-O-SO_{3}Li.
13. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 11 o 12 caracterizado por el hecho de que
la transformación de los grupos -CH_{2}OH en grupos
-CH_{2}-O-SO_{3}Li es efectuada
en dos fases:
- en el curso de una primera fase, se esterifica
el grupo OH por adición de clorosulfonato de trimetilsililo
(CH_{3})_{3}
Si-SO_{3}Cl en medio anhidro y bajo un barrido de gas neutro, para obtener un polímero en forma de éster sililado que lleva los grupos laterales -CH_{2}-O-SO_{3}-Si(CH_{3})_{3};
Si-SO_{3}Cl en medio anhidro y bajo un barrido de gas neutro, para obtener un polímero en forma de éster sililado que lleva los grupos laterales -CH_{2}-O-SO_{3}-Si(CH_{3})_{3};
- en el curso de la segunda fase, se tratan los
grupos éster sililados por Li-OH para obtener los
grupos
-CH_{2}-O-SO_{3}-Li.
14. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 11 o 12 caracterizado por el hecho de que
se utiliza una cantidad suficiente de reactivos para transformar la
totalidad de los grupos -CH_{2}OH en grupos
-CH_{2}-O-SO_{3}Li, de forma que
se obtiene un copolímero sin unidades U(OH).
15. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 11 o 12, caracterizado por el hecho de que
se utilizan los reactivos en cantidad subestequiométrica para la
transformación de los grupos -CH_{2}OH en grupos
-CH_{2}-O-SO_{3}Li, de forma que
se obtiene un copolímero que comprenda unidades U(OH).
16. Procedimiento de preparación según la
reivindicación 15 para la preparación de un copolímero en el que R'
sea un grupo epoxi o un grupo vinil éter, caracterizado por
el hecho de que se hace reaccionar el copolímero que comprende
unidades recurrentes U(OH) con LiH en medio anhidro para
transformar el grupo -CH_{2}OH en alcoholato de litio, después se
hace reaccionar el alcoholato así formado respectivamente con la
epiclorhidrina o con el cloroetilvinil éter para obtener un grupo
R' final de tipo epoxi o de tipo vinil éter.
17. Procedimiento de preparación según la
reivindicación 15, para la preparación de un copolímero en el que
R' es un grupo acrilato o metacrilato, caracterizado por el
hecho de que se hace reaccionar el copolímero que comprende las
unidades recurrentes U(OH) sea el ácido acrílico o el ácido
metacrílico, sea con el cloruro o el anhídrido del ácido acrílico o
del ácido metacrílico, eventualmente en presencia de priridina como
catalizador de la reacción de esterificación.
18. Procedimiento de preparación según la
reivindicación 15 para la preparación de un copolímero en el que R'
es un grupo estirilo, caracterizado por el hecho de que se
hace reaccionar un copolímero que comprende unidades recurrentes
U(OH) sea con LiH para transformar el grupo -CH_{2}OH en
alcoholato de litio, después con el clorometil estireno, sea con el
ácido p-vinilbenzoico.
19. Procedimiento de preparación según la
reivindicación 15 para la preparación de un copolímero en el que R'
es un grupo nitrilo, caracterizado por el hecho de que se
hace reaccionar un copolímero que comprende unidades recurrentes
U(OH) con LiOH, después con el cloroacetonitrilo.
20. Material reticulado, obtenido por
reticulación de un copolímero según la reivindicación 7.
21. Material reticulado según la reivindicación
20, constituido por cadenas principales constituidas por unidades
recurrentes -O-CH_{2}-CHR- en las
que R es H o CH_{3}, unidades recurrentes
-O-CH_{2}-CH(-CH_{2}-O-SO_{3}^{-}M^{+})-
en las que M representa un metal alcalino, eventualmente unidades
recurrentes
-O-CH_{2}-CH(R')- en las
que R' es un grupo polar, y unidades recurrentes
-O-CH_{2}-CH(-X-)- en las que -X-
es un grupo de enlace entre las cadenas principales.
22. Material reticulado según la reivindicación
21, caracterizado por el hecho de que el eslabón de enlace
es un puente de uretano
-CO-NH-NH-CO-.
23. Procedimiento de preparación de un material
reticulado según la reivindicación 22, caracterizado por el
hecho de que consiste en efectuar una condensación de un copolímero
según la reivindicación 1 que comprende unidades U(OH), con
un diisocianato O=C=N -N=C=O.
24. Procedimiento según la reivindicación 23,
caracterizado por el hecho de que el diisocianato está
elegido del grupo constituido por los alquileno diisocianato, el
tolueno 2,4-diisocianato, el tolueno
2,6-diisocianato, los oligooxialquileno
\alpha,\omega- diisocianato y los PTHF diisocianato.
25. Material reticulado según la reivindicación
21, caracterizado por el hecho de que el grupo de enlace X
responde a la fórmula
[[-O-C(=O)-NH-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-SiO_{3/2}]_{n}.
26. Procedimiento de preparación de un material
reticulado según la reivindicación 25, caracterizado por el
hecho de que consiste en hacer reaccionar con el
3-isocianatopropil trietoxisilano los grupos OH de
un copolímero según la reivindicación 1 que comprende unidades
U(OH), después de efectuar una hidrólisis catalizada por
ácido de grupos etoxi aportados por el silano.
27. Material reticulado según la reivindicación
21, caracterizado por el hecho de que el grupo de enlace X
es una red de sílice.
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28. Procedimiento de preparación de un material
reticulado según la reivindicación 27, caracterizado por el
hecho de que consiste en hacer reaccionar con el
3-isocianatopropil trietoxisilano los grupos OH de
un copolímero según la reivindicación 1 que comprende unidades
U(OH), después de efectuar una
hidrólisis-condensación de las funciones OEt.
29. Material reticulado según la reivindicación
21, caracterizado por el hecho de que el grupo de enlace X
es uno de los segmentos A o B.
30. Procedimiento de preparación de un material
reticulado según la reivindicación 29, caracterizado por el
hecho de que consiste en efectuar una reticulación por vía
catiónica bajo UV en presencia de un fotocebador, de un copolímero
según la reivindicación 1 en el que R' es un grupo vinil éter para
obtener el grupo de enlace A, y R' es un grupo epoxiéter
para obtener un grupo de enlace
B.
31. Material reticulado según la reivindicación
21, que responde a la fórmula:
\newpage
\global\parskip1.000000\baselineskip
en la que Y representa
respectivamente O o NR^{5}, R^{5} representa H, un alquilo, un
arilo, un oligosiloxano, una N-alquil maleimida,
N-aril maleimida, N-oligosilil
maleimida, y n representa el número de unidades
recurrentes.
32. Procedimiento de preparación de un material
reticulado según la reivindicación 31, caracterizado por el
hecho de que consiste en efectuar una reticulación bajo UV en
presencia de un fotocebador, de un copolímero según la
reivindicación 1 en el que R' es un grupo vinil éter, siendo
efectuada la reticulación en presencia de una maleimida, de un
anhídrido maleico, o de una bismaleimida que responde a una de las
fórmulas
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
o en presencia de una mezcla de una
maleimida y de una
bismaleimida.
33. Material reticulado según la reivindicación
21, caracterizado en que el grupo de enlace X está
representado por la fórmula
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
34. Procedimiento de preparación de un material
reticulado según la reivindicación 33, caracterizado por el
hecho de que consiste en someter a una reticulación por vía
radicalar térmica o bajo irradiación UV, un copolímero según la
reivindicación 1 en el que R' representa un grupo acrilato,
metacrilato, cinamato o estirenilo.
35. Material con conducción iónica constituido
esencialmente por un copolímero según la reivindicación 1, o por un
material reticulado según la reivindicación 20.
36. Material con conducción iónica según la
reivindicación 35, en el que la proporción O/Li del copolímero o
del material reticulado es inferior a 40.
37. Material con conducción iónica según la
reivindicación 35, caracterizado por el hecho de que
contiene una sal de litio, elegida entre
(CF_{3}SO_{2})_{2}NLi (LiTFSI),
(CF_{3}SO_{2})_{2}CHLi (LiTFSM),
(CF_{3}SO_{2})_{3}CLi (LiTTFSM), CF_{3}SO_{3}Li
(TFLi), LiClO_{4}, LiPF_{6}, LiBF_{4}, LiAsF_{6}, LiBOB,
LiFSI,
(NC-CH_{2}-CH_{2})_{2}NCO-CF(CF_{3})-SO_{3}Li
y
(CH_{3}O-CH_{2}-CH_{2})_{2}
NCO-CF(CF_{3})-SO_{3}Li.
NCO-CF(CF_{3})-SO_{3}Li.
38. Material con conducción iónica según la
reivindicación 35, caracterizado por el hecho de que el
copolímero o el material reticulado llevan sustituyentes R'
polares.
39. Material con conducción iónica según la
reivindicación 35, caracterizado por el hecho de que
contiene un plastificante elegido entre los líquidos disolventes
polares apróticos.
40. Dispositivo electroquímico que comprende un
electrolito entre dos electrodos, caracterizado por el hecho
de que el electrolito es un material de conducción iónica según la
reivindicación 35.
41. Membrana selectiva constituida por una
película de un copolímero según la reivindicación 1, en la que la
proporción O/Li está entre 10 y 30.
42. Membrana de referencia para detector de
membranas, constituida por una película de un copolímero según la
reivindicación 1, en el que la proporción O/Li está entre 10 y
30.
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