混成含 Ti-O-Si 前驅物反應單體的交聯固態離子液體聚合物熱物理性

利用熱重損失分析(TGA)，了解物質隨著溫度上升，產生重量變化及 熱裂解溫度。圖 3-16〔ILMC4〕TFSI/〔BVD〕TFSI 聚合複合物及圖 3-17

〔ILMC8〕TFSI/〔BVD〕TFSI 聚合複合物 TGA 結果，顯示添加越多無 機 Ti-O-Si 前驅物反應單體，顯示在此添加比例範圍中因有機物含量減少，

反而使聚合物提早裂解，可能在添加超過一定範圍時，才會提升裂解溫度 [44]。當溫度達 650℃時殘留重量也越高。其數據統整在表 3-3 及表 3-4。

接 下 來 以 Doyle’s method 積 分 程 序 分 解 溫 度 (Integral procedure decomposition temperature, IPDT)方法[45]分析〔ILMC4〕TFSI/〔BVD〕TFSI 及〔ILMC8〕TFSI/〔BVD〕TFSI 聚合複合物添加不同比例 Ti-O-Si 前驅物 反應單體之熱穩定性。此方法用來修正聚合物之易揮發部分，並且能判斷

由圖 3-15 可發現，主導 IDPT 值上升，是由 S1、S2占重要的部分，而 S1組成的組成又與 S3成對比性成長，S3則在 S2的焦炭部分占有很大的因素。

經過此公式計算後由表 3-5 及表 3-6 所示，〔ILMC4〕TFSI/〔BVD〕TFSI 及〔ILMC8〕TFSI/〔BVD〕TFSI 聚合複合物隨著添加越多 Ti-O-Si 前驅物 反應單體，IPDT 越高，熱穩定性越好。

圖 3-15. 計算 IPDT 之 S1、S2、S3示意圖

圖 3-16. 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體結構〔ILMC4〕TFSI/〔BVD〕TFSI 複合物之 TGA 圖：(━) 無添加 Ti-O-Si 前驅物反應單體 (━) 1.99 wt% Ti-O-Si 前驅物反應單體 (━) 3.89 wt% Ti-O-Si 前驅 物反應單體 (━) 5.11 wt% Ti-O-Si 前驅物反應單體。

表 3-3. 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體結構的〔ILMC4〕TFSI/〔BVD〕TFSI 複合物之 Td及殘留重量。

圖 3-17. 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體結構〔ILMC8〕TFSI/〔BVD〕TFSI 複合物之 TGA 圖：(━) 無添加 Ti-O-Si 前驅物反應單體 (━) 2.07 wt% Ti-O-Si 前驅物反應單體 (━) 4.00 wt% Ti-O-Si 前驅 物反應單體 (━) 5.62 wt% Ti-O-Si 前驅物反應單體。

表 3-4. 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體結構的〔ILMC8〕TFSI/〔BVD〕TFSI 複合物之 Td及殘留重量。

表 3-5. 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體結構的〔ILMC4〕TFSI/〔BVD〕TFSI 複合物之 IPDT 數值。

表 3-6. 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體結構的〔ILMC8〕TFSI/〔BVD〕TFSI 複合物之 IPDT 數值。

示差掃描量熱儀(DSC)為利用溫度改變，量測物質進行相變化吸收或 釋放的熱量，可以提供了解該物質熔點、玻璃轉移溫度、結晶溫度、ΔH 及熱穩定性等資訊。本研究以示差掃描量熱儀升溫至裂解溫度之前，再降 溫至-50℃，兩者分別再以 5℃/min 速率升溫。由圖 3-18 及圖 3-19，觀察

到兩者未有結晶放熱峰及熔融吸熱峰，表示無結晶且可能 Tm非常接近熱

裂解溫度。主要由聚合物鏈段和網絡的運動情形來決定 Tg 大小，依據自

由體積理論，影響離子導電度的其中原因為聚合物主體的平均自由體積 [48]。在圖 3-18〔ILMC4〕TFSI/〔BVD〕TFSI 系統中，發現未添加混成 複合物的 Tg，隨著添加越多 Ti-O-Si，自由體積越小，Tg越大，添加 5.11 wt%

Ti-O-Si 時 Tg溫度最高為 10℃。但在 3.89 wt% Ti-O-Si 之 Tg有稍微降低，

可能是因為其自由體積稍比 1.99 wt% Ti-O-Si 大所導致。在圖 3-19〔ILMC8〕

TFSI/〔BVD〕TFSI 系統中，因為八個碳鏈分子的側基團使得聚合物間的 自由體積較大，因此各成分比例的 Tg皆比〔ILMC4〕TFSI/〔BVD〕TFSI 系統小。隨著添加越多 Ti-O-Si，自由體積越小，Tg越大。但添加 5.62 wt%

Ti-O-Si 時，自由體積比 4.00 wt% 大，反而降低 Tg。其數據統整在表 3-7 及表 3-8。

圖 3-18. 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體結構〔ILMC4〕TFSI/〔BVD〕TFSI 複合物之 DSC 圖：(━) 無添加 Ti-O-Si 前驅物反應單體 (━) 1.99 wt% Ti-O-Si 前驅物反應單體 (━) 3.89 wt% Ti-O-Si 前驅 物反應單體 (━) 5.11 wt% Ti-O-Si 前驅物反應單體。

表 3-7. 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體結構的〔ILMC4〕TFSI/〔BVD〕TFSI 複合物之 Tg。

圖 3-19. 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體結構〔ILMC8〕TFSI/〔BVD〕TFSI 複合物之 DSC 圖：(━) 無添加 Ti-O-Si 前驅物反應單體 (━) 2.07 wt% Ti-O-Si 前驅物反應單體 (━) 4.00 wt% Ti-O-Si 前驅 物反應單體 (━) 5.62 wt% Ti-O-Si 前驅物反應單體。

表 3-8. 含 Ti-O-Si 前驅物反應單體結構的〔ILMC8〕TFSI/〔BVD〕TFSI 複合物之 Tg。