一种导电聚合分散液及高电压固态电容导电聚合物乳液制造技术

本发明专利技术提供了一种导电聚合分散液及高电压固态电容导电聚合物乳液，包括以下步骤：将丙烯酸酯、丙烯酰胺和乳化剂加入到聚苯乙烯磺酸钠水溶液中，以过硫酸铵作为引发剂，进行乳液聚合；然后在上述聚合后的乳液中加入EDOT单体，以硫酸铁作为催化剂，同时滴加过硫酸钠作为氧化剂得到混合液；去除上述混合液中残余未反应的有机单体和液体中的无机盐成分；再向其中添加聚甘油，润湿剂和导电增强剂，高压进行均质。本发明专利技术还包括将上述方法得到的分散体应用于固体电解电容的制备。本发明专利技术先合成导电聚合物的水分散体，再提纯去除杂质，然后含浸烘干作为电容的电解质，含浸液中不存在对氧化膜有损害的杂质，减少了电容漏电的同时提高了产品的耐压。

Conductive polymerization dispersion liquid and high voltage solid state capacitor conductive polymer emulsion

The present invention provides a conductive polymer dispersion and high voltage solid capacitor conductive polymer emulsion, which comprises the following steps: acrylate, acrylamide and emulsifier to sodium polystyrene sulfonate in aqueous solution, using ammonium persulfate as initiator for emulsion polymerization; then adding EDOT monomer in the polymerization of the emulsion, to ferric sulfate as catalyst, while adding sodium persulfate as oxidant to obtain mixed liquid; removal of inorganic salt composition of organic monomer and liquid residual unreacted in the mixed liquor; adding polyglycerol oil to the wetting agent and conductive reinforcing agent, high-pressure homogenization. The invention also includes dispersions obtained by the methods described above for the preparation of solid electrolytic capacitors. Aqueous dispersion of the invention first synthesis of conductive polymer, and then purified to remove impurities, and then dipping drying as capacitor electrolyte containing no impurities are harmful to oxidation leaching, reduce capacitor leakage and improve the product pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种导电聚合分散液及高电压固态电容导电聚合物乳液
本专利技术属于固体电解电容制备的
，特别涉及一种固体电解电容中高固含导电聚合物分散体。
技术介绍
导电聚合物固态电容，具有优秀的高频低阻特性，在各类应用中应用领域越来越宽，随着成本的降低，有逐步取代原有液态电解电容的趋势。但是在其优越的阻抗特性和寿命特性下，固态电容相比传统液体电解电容，也有着明显的劣势，由于采用单体和氧化剂在电容芯包中原位聚合制备固态电容，采用强酸性对甲苯磺酸铁作为氧化剂和掺杂剂，对阳极箔的氧化膜有破坏作用，使得漏电流大，通常产品漏电在100μA-300μA范围，而液态电容的漏电通常都在1μA以下，二者相差甚大；其次耐压能力不高，目前大多只能用于35V以下产品，更高电压的产品由于导电聚合物的本身特征，很难做到100V以上的产品，更论400V以上的产品。现有的导电聚合物分散体存在着固含低，粘度高，通过含浸烘干的方式引入到电容芯包，很难提高芯包中的导电聚合物的填充率，造成，容量引出和ESR等特性较差，特别是低温性能很难达到标准。本专利技术在研究中发现，现有的导电聚合物分散体不同于常规的聚合物乳液(乳液聚合合成的乳液，固含往往能做到30％，粘度适中，并且粘度稳定性很好)，往往固含随着粘度升高非常快。固含达到2.5％后粘度就变得非常高，虽然经过高压均质可以降低其粘度，但是粘度稳定性不够，在放置过程中粘度会增加很多，直至失去流动性，无法在电容芯包中使用。经过分析认为，导电聚合物PEDOT/PSSA，在水中呈现线团状，其中的掺杂分散剂为聚苯乙烯磺酸，水溶性很好，在水中呈现舒展状态，乳胶颗粒界面不明显，亲水性基团在水相中舒张状态，互相纠缠牵绊，造成体系的粘度很大并且容易团聚造成粘度剧烈增加。而常规乳液往往是由亲水性基团包裹着疏水性聚合物，形成颗粒状的乳液，亲水性基团由于包裹在乳液外面起到稳定乳液的作用，并没有在水中以自由状态舒展，因此粘度较低。而导电聚合物分散体普遍存在着固含低，粘度高的缺点；通过含浸烘干的方式引入到电容芯包，造成芯包中导电聚合物的填充率难以提高，使得容量引出和ESR等特性较差，尤其是低温性能很难达到标准。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种导电聚合分散液及高电压固态电容导电聚合物乳液，具有更低的粘度，用于固态电容改善了其ESR特性并降低了漏电电量，从而提高固态电容整体性能。技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种导电聚合分散液的制备方法，包括以下步骤：(1)以聚苯乙烯磺酸钠作为乳化剂，以丙烯酸酯和丙烯酰胺作为共聚单体，再添加复配乳化剂，并在引发剂过硫酸铵作用下进行聚合反应，得到聚丙烯酸酯乳液；反应温度70～90°，反应时间为2～8h；(2)在经过氮气置换的容器中加入步骤(1)得到的聚丙烯酸酯乳液并作为内核材料，然后加入EDOT单体和去离子水并搅拌分散形成乳液状，继续加入氧化剂过硫酸钠和催化剂硫酸铁反应至少24h，反应结束得到固含量为2～5％的导电聚合分散液的粗产品；(3)将步骤(2)得到的导电聚合分散液的粗产品经过提纯去除未反应的有机单体和无机盐，得到提纯后的导电聚合分散液产品。作为优选，所述丙烯酸酯为甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯或丙烯腈。作为优选，所述复配乳化剂为阴离子乳化剂或阳离子乳化剂。作为优选，所述阴离子乳化剂为十二烷基磺酸钠、蓖麻酸钠或JS-20；所述阳离子乳化剂为烷基铵盐或季铵盐。作为优选，所述乳化剂与复配乳化剂的质量比为500～2000:1。作为优选，所述乳化剂与聚丙烯酸酯的质量比为1～20:1。作为优选，步骤(2)中EDOT单体与聚丙烯酸酯的质量比为1:1～10。作为优选，步骤(2)中氧化剂过硫酸钠与EDOT单体的摩尔比为1～2:1。作为优选，步骤(1)中过硫酸铵引发剂的添加量为共聚单体总重量的0.1～1％。本专利技术还提供了一种基于上述导电聚合分散液的高电压固态电容导电聚合物乳液，包括以下质量组份：并调节pH在6±0.5范围内，通过高压均质，结束。有益效果：本专利技术先合成导电聚合物的水分散体，并提纯去除对电容有害的杂质，然后含浸烘干作为电容的电解质，由于含浸液中不存在对氧化膜有损害的杂质，所以在减少了电容漏电的同时提高了产品的耐压。作为内核的丙烯酸酯乳液，起到了粘结剂的作用，并且在水分散体聚合反应过程中，由于单体吸附于丙烯酸酯乳液内部，掺杂剂PSSA包裹在乳液外部，使得氧化聚合反应加速。得到的PEDOT/PSSA作为亲水性壳层，疏水性聚丙烯酸酯作为内核的稳定乳液体系，粘度较单一的固含PEDOT/PSSA大大降低，并且体系更为稳定，用于固态电容中，大大提升了电容的各项性能指标。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作出进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本专利技术采用丙烯酸酯乳液作为内核，将亲水的分散剂包覆在丙烯酸酯乳液外面，形成稳定的乳液。作为内核的丙烯酸酯乳液，既能起到粘结剂的作用，另外，在水分散体聚合反应过程中，单体吸附于丙烯酸酯乳液内部，作为掺杂剂的PSSA包裹在乳液外部，也能使氧化聚合反应加速。得到的PEDOT/PSSA作为亲水性壳层，疏水性聚丙烯酸酯作为内核的稳定乳液体系，粘度较单纯的同样固含的PEDOT/PSSA大大降低，并且体系更为稳定，用于固态电容，各项性能指标有较大的提升。具体制备过程如下：实施例1聚苯乙烯磺酸包覆聚丙烯酸酯乳液的制备：将聚苯乙烯磺酸钠10％的水溶液2000克加入到氮气置换后的三口瓶中，升温到80℃，加入甲基丙烯酸甲酯40克，丙烯酰胺10克，乳化剂JS-20添加0.2克，形成乳化液，添加过硫酸铵0.3克，反应4h，等其冷却到室温后，加入阳离子交换树脂50ml，搅拌1h，过滤除掉交换树脂，即得到聚苯乙烯磺酸包覆的聚丙烯酸酯乳液2000mL，测定固含为10％，乳液粒径为0.2um。以丙烯酸酯乳液为核心的导电聚合物分散液的制备：将1000克固含为10％的聚丙烯酸乳液加入到氮气置换的三口瓶中，再加入EDOT单体20克，搅拌分散呈乳液状，添加去离子水1500克，得到混合乳液。取40克过硫酸钠，硫酸铁0.1克加入到480克去离子水中，搅拌溶解后，用氮气充分置换，在2h中将其全部滴加到上述混合乳液，继续搅拌反应24h。反应结束后，添加阴离子交换树脂500mL，阳离子交换树脂300mL，搅拌4h，过滤得到导电聚合物分散液。高压含浸液的制备：取1000mL上述导电聚合物分散液，加入聚甘油200克，丙烯酰胺25克，润湿分散剂1克，调节该混合液体pH值到6，然后用高压均质机进行高压均质，得到粒径为0.2-0.3um的稳定的导电聚合物乳液。实施例2聚苯乙烯磺酸包覆聚丙烯酸酯乳液的制备：将聚苯乙烯磺酸钠10％的水溶液2000克加入到氮气置换后的三口瓶中，升温到80℃，加入甲基丙烯酸甲酯15克，丙烯酰胺8克，复配乳化剂蓖麻酸钠添加0.3克，形成乳化液，添加过硫酸铵0.2克，反应4h，等其冷却到室温后，加入季铵盐阳离子交换树脂50ml，搅拌1h，过滤除掉交换树脂，即得到聚苯乙烯磺酸包覆的聚丙烯酸酯乳液2000mL，测定固含为8％，乳液粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电聚合分散液的制备方法，包括以下步骤：(1)以聚苯乙烯磺酸钠作为乳化剂，以丙烯酸酯和丙烯酰胺作为共聚单体，再添加复配乳化剂，并在引发剂过硫酸铵作用下进行聚合反应，得到聚丙烯酸酯乳液；反应温度70～90°，反应时间为2～8h；(2)在经过氮气置换的容器中加入步骤(1)得到的聚丙烯酸酯乳液并作为内核材料，然后加入EDOT单体和去离子水并搅拌分散形成乳液状，继续加入氧化剂过硫酸钠和催化剂硫酸铁反应至少24h，反应结束得到固含量为2～5％的导电聚合分散液的粗产品；(3)将步骤(2)得到的导电聚合分散液的粗产品经过提纯去除未反应的有机单体和无机盐，得到提纯后的导电聚合分散液产品。

【技术特征摘要】
1.一种导电聚合分散液的制备方法，包括以下步骤：(1)以聚苯乙烯磺酸钠作为乳化剂，以丙烯酸酯和丙烯酰胺作为共聚单体，再添加复配乳化剂，并在引发剂过硫酸铵作用下进行聚合反应，得到聚丙烯酸酯乳液；反应温度70～90°，反应时间为2～8h；(2)在经过氮气置换的容器中加入步骤(1)得到的聚丙烯酸酯乳液并作为内核材料，然后加入EDOT单体和去离子水并搅拌分散形成乳液状，继续加入氧化剂过硫酸钠和催化剂硫酸铁反应至少24h，反应结束得到固含量为2～5％的导电聚合分散液的粗产品；(3)将步骤(2)得到的导电聚合分散液的粗产品经过提纯去除未反应的有机单体和无机盐，得到提纯后的导电聚合分散液产品。2.根据权利要求1所述导电聚合分散液的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸酯为甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯或丙烯腈。3.根据权利要求1所述导电聚合分散液的制备方法，其特征在于：所述复配乳化剂为阴离子乳化剂或阳离子乳化剂。4.根据权利要求3所述导电聚合分散液的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永进，冯哲圣，黎华章，
申请(专利权)人：扬州升阳电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32