N,N-二烷基全氟烷基磺酰胺的制备与表征

作     者：廖帅玲 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周志彬

授予年度：2012年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070303[理学-有机化学] 0703[理学-化学] 

主      题：锂离子电池电解液 新型溶剂 N,N-二烷基全氟烷基磺酰胺 

摘      要：有机碳酸酯溶剂是传统锂离子电池电解液的主要组成部分，例如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)等。但是这些溶剂存在闪点低，易燃易爆等弊端。因此锂离子电池的安全问题越来越受到人们的关注，尤其是近几年快速发展的高比能，大功耗型的动力锂离子电池。有机氟代溶剂用作添加剂或共溶剂可以提高电解液的闪点，并且由于氟元素具有阻燃特性，有助于改善电池在受热、过充状态下的安全性能，因此氟代有机溶剂的应用是解决锂离子电池的安全性问题的重要手段之一。 本文使用全氟烷基磺酰氟(氯)和仲胺反应合成了一系列新型的N,N-二烷基全氟烷基磺酰胺，通过核磁(NMR),质谱(ESI-MS)和红外(FTIR)对其结构进行了表征。并且系统性地研究了N,N-二烷基全氟烷基磺酰胺的基本物化性质与结构之间的关系，其中包括相变分析、密度、折光率、介电常数、粘度和极性等，为将来可能应用于锂离子电池电解液领域奠定了一定的基础。 RSONRR物化性质随着烷基(R和R)和全氟烷基(Rf)的改变而发生相应的变化：例如当烷基相同时，随着氟烷基链的增加，粘度提高，密度上升，折光率减小，熔点增大，介电常数减小;当氟烷基链相同时，粘度和折光率随着烷基链的增长而变大，但是密度和介电常数却有所降低减小。 RSONRR的极性值介于乙腈(46.0)和甲醇(55.5)之间，链长增加，E(30)值降低。偶极/可极化性低于甲醇，氢键给予能力值α接近水和甲醇，普通烷基取代的RSONRR的氢键接受能力值β低于水，含醚键官能团的略高于甲醇。链长增加，Kamlet-Taft参数(β除外)值减小。