含端羧基的长链酯混合物的电解液和制备方法技术

一种用于铝电解电容器驱动用含端羧基的长链酯混合物及其制备的电解液和制备电解液的方法，其特征在于具有高的闪火电压和好的溶解性其中含端羧基的长链酯混合物包括二元或多元醇与二元或多元酸通过１－３的摩尔比进行缩合，且醇主链上的碳和酸主链上的碳的碳数之和在１０个或１０个以上；电解液为含端羧基的酯所形成的盐和乙二醇、添加剂和水；制备电解液的方法包括：制备酯化物→制备铵盐→制备乙二醇溶液→加入添加剂和水→电解液。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铝电解电容器驱动电解液及其制备方法，主要是指一种含端羧基的长链酯混合物及其制备的电解液和制备电解液的方法。
技术介绍
已知的中高压电解电容器的电解液，是以乙二醇为溶剂，硼酸或者五硼酸铵等无机化合物作为主溶质，稍后改用壬二酸、癸二酸、十二双酸及其铵盐等作为电解液的主溶质，也有用以上的无机物盐配合有机酸盐作为溶质的，这样的电解液存在闪火电压偏低问题。其中硼酸或它的盐还会在高温下与乙二醇产生水影响电容器的寿命，而癸二酸铵、十二双酸铵等在乙二醇中溶解度较小，常温下不超过6％，低温性能差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含端羧基的长链酯混合物及其制备的电解液及制备电解液的方法，通过采用含端羧基的长链酯混合物，该酯化物与氨生成盐，然后再溶解于乙二醇中。本专利技术制备的电解液克服了现有电解液存在的缺陷。实现本专利技术的含端羧基的长链酯混合物的技术方案是这种酯混合物包括醇和酸及其混合物，其特点是所述混合物包括二元或多元醇与二元或多元酸通过1-3的摩尔比进行缩合，且醇主链上的碳和酸主链上的碳的碳数之和在10个或10个以上，并有较多的端羧基。该技术方案还包括所述的醇为一种醇或二种醇或二种以上的混合物；所述的酸为一种酸或二种酸或二种以上的混合物。所述的醇是二元醇或二元酚，其通式为HO-R1-OH其中R1为碳数在2-16的直链或带支链的烷基，烷基上可以带酯基、羰基、氰基、胺基、醚基、羧基等基团，如乙二醇、1、2-丙二醇、1、3-丙二醇、1、6-己二醇、对苯二酚、1、4-环己二甲醇等。所述的酸是二元酸，其通式为HOOC-R2-COOH其中R2为碳数在1-14直链或带支链的烷基，可以在烷基上带酯基、羰基、氰基、胺基、醚基、羟基等基团，如丙二酸、马来酸、丁二酸、己二酸、戊二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一双酸、十二双酸、2-丁基辛二酸、酒石酸、苹果酸、对苯二甲酸等。所述的多元醇，其醇羟基可以在一条主链上，也可以在几条链上，也可以在链上带支链，如丙三醇、1、2、4-丁三醇、丁四醇、木糖醇、甘露醇、三梨醇、季戊四醇等，分子量在500以内。所述的多元酸，其羧基可以在一条主链上，也可以在几条链上，烷基上可以带酯基或羰基或氰基或胺基或醚基或羟基等基团，分子量在500以内，如柠檬酸、1，2，3，4-丁烷四羧酸、偏苯三甲酸、均苯四甲酸等。所述的醇包括聚乙二醇或聚丙二醇或聚丁二醇或它们的共聚物。如二甘醇、三甘醇、四甘醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚丙二醇400等，分子量在500或以内。所述的醇还包括单糖或二糖。所述的酸包括在主链上含O、S、N等杂原子的二元酸或多元酸，分子量在500以内。如HOOCCH2CH2CH2OCH2CH2CH2COOH、HOOCCH2SCH2COOH等。实现本专利技术的电解液的技术方案是这种电解液包括溶质、溶剂及添加剂和水，其中溶质为含端羧基的酯所形成的盐，副溶质可以是其它羧酸盐；；溶剂为乙二醇；添加剂为硝基苯衍生物和磷酸、亚磷酸、次亚磷酸衍生物。该技术方案还包括本专利技术所涉及的铵盐为含端羧基的酯化物与氨或有机胺形成的铵盐，优选与氨形成的铵盐。所述的含端羧基的长链酯化物或所形成的铵盐在电解液中含量为1-30％。实现本专利技术的电解液的制备方法a.制备酯化物首先按1-3摩尔比将二元或多元醇与二元或多元酸缩合成混合物，然后按配比在混合物中加入硫酸并混合均匀，缓慢加热到130-200℃，在搅拌下恒温2-7小时，冷却后用热水洗去硫酸既为酯化物；b.制备铵盐在上述酯化物中按配比加入氨或有机胺成为铵盐；c.制备乙二醇溶液将上述铵盐配成所需浓度的乙二醇溶液；d.上述乙二醇溶液加入添加剂和水即为电解液。该方法还包括所述二元或多元醇与二元或多元酸通过1.4-2.0的摩尔比进行缩合；所述酯化物反应温度为140-180℃；所述酯化物反应时间为3-5小时。本专利技术具有的有益效果含2个或2个以上羧基的有机酸与含2个或2个以上羟基的醇进行酯化反应，使合成的化合物具有端羧基的酯，因上述醇和酸都有2个或2个以上的羟基或羧基，上述酯化合物是多种酯的混和物，并且部分为低聚物，因该化合物中引入了羧基、羟基和酯基等极性基团，因而使该化合物在乙二醇中有较好的溶解性，同时因组成该化合物的醇主链上碳数与组成该化合物的酸主链山碳数在10个或10个以上，具有较大的分子量，因而具备高的闪火电压。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明本专利技术用二元或二元以上醇与二元或二元以上羧酸合成酯，生成的酯的两端具有羟基或羧基，只要控制合适摩尔比及反应条件，使生成的酯端位以羧基为主，使制成的酯具备导电性并能制成铵盐。以甘油与癸二酸为例加以说明，甘油是三元醇，癸二酸是二元酸，当癸二酸与甘油摩尔比为1.6∶1时，对应的羧基羟基摩尔比为1∶1，由于甘油有三分之一羟基为仲羟基，反应要慢很多，反应主要发生在伯羟基上，对应的羧基∶伯羟基摩尔比为3.2∶2，控制合适的反应条件，可以生成以下多种化合物HOOC-(CH2)8-COOH+CH2OHCHOHCH2OH→HOOC-(CH2)8-COOCH2CHOHCH2OH2HOOC-(CH2)8-COOH+CH2OHCHOHCH2OH→HOOC-(CH2)8-COOCH2CHOHCH2OOC-(CH2)8-COOH2HOOC-(CH2)8-COOH+2CH2OHCHOHCH2OH→HO-[OC-(CH2)8-COOCH2CHOHCH2O]2-H以上所列只是其中简单几种，还会进一步缩合成更复杂的化合物，生成一系列酯的混合物，这些化合物具有相似的结构，都含有羧基、羟基、酯基等极性基团，且拥有数个此类极性基团，因而，在乙二醇中比癸二酸等普通长链二元酸更好的溶解性。这些化合物分子量比癸二酸大得多，从而具有比癸二酸更高的闪火电压。由于羧基∶伯羟基摩尔比为3.2∶2，使得整个生成物的端羧基的数目比端羟基多很多，因而这些化合物可以制成为铵盐，具有导电性。因以上这些化合物结构相似、性能相近，所以无须进行分离，因而制造更简便。本专利技术涉及的酯化物只要控制合适的酯化率(已反应的羧基摩尔数与总的羧基摩尔数之比)。可以兼顾闪火电压和导电性，一般以酯化率为40％-70％为佳可以兼顾两者。组成本专利技术涉及的酯化物醇主链上碳数与组成本专利技术涉及的酯化物酸主链上碳数之和在10个或10个以上。本专利技术涉及的酯化物可以是一种醇与一种酸反应而得，也可以是一种或一种以上的醇与一种或一种以上的酸反应而得。上述酯化物是将本专利技术所述的有机酸与醇以一定摩尔比混和，加入少量硫酸作为催化剂，在搅拌和恒温下反应而得。本专利技术所涉及的制造酯化物用有机酸与醇的摩尔比以1-3为佳，优选1.4-2.0，当酸过少时，制得的酯化物端羧基过少，酯化物构成盐电导偏低；当酸过多时，制得的酯化物分子量偏小，闪火电压不够高。本专利技术涉及的酯化物反应温度在130℃-200℃为佳，优选140℃-180℃。本专利技术涉及的酯化物反应时间在2小时到7小时为佳，优选3小时到5小时。本专利技术涉及的酯化物制造用催化剂硫酸用量为醇摩尔数的0.02到0.05，也可以用其它强酸做催化剂。实施例1将癸二酸1.5mol(303g)、二甘醇1mol(106g)、98％硫酸4g混合均匀，缓慢加热到160℃，搅拌下恒温3小时，冷却后用热水洗去硫酸，将该酯化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含端羧基的长链酯混合物，包括醇和酸及其混合物，其特征是所述混合物包括二元或多元醇与二元或多元酸通过１－３的摩尔比进行缩合，且醇主链上的碳和酸主链上的碳的碳数之和在１０个或１０个以上。

【技术特征摘要】
1.一种含端羧基的长链酯混合物，包括醇和酸及其混合物，其特征是所述混合物包括二元或多元醇与二元或多元酸通过1-3的摩尔比进行缩合，且醇主链上的碳和酸主链上的碳的碳数之和在10个或10个以上。2.如权利要求1所述的含端羧基的长链酯混合物，其特征是所述的醇为一种醇或二种醇或二种以上的混合物；所述的酸为一种酸或二种酸或二种以上的混合物。3.如权利要求1或2所述的含端羧基的长链酯混合物，其特征是所述的醇为二元醇或二元酚。其通式为HO-R1-OH其中R1为碳数在2-16的直链或带支链的烷基，烷基上可以带酯基、羰基、氰基、胺基、醚基、羧基基团；所述的酸为二元酸，其通式为HOOC-R2-COOH其中R2为碳数在1-14直链或带支链的烷基，可以在烷基上带酯基、羰基、氰基、胺基、醚基、羟基基团。4.如权利要求1或2所述的含端羧基的长链酯混合物，其特征是所述的多元醇，其醇羟基可以在一条主链上，也可以在几条链上，也可以在链上带支链，分子量在500以内；所述的多元酸，其羧基可以在一条主链上，也可以在几条链上，烷基上可以带酯基或羰基或氰基或胺基或醚基或羟基基团，分子量在500以内。5.如权利要求1或2所述的含端羧基的长链酯混合物，其特征是所述的醇包括聚乙二醇或聚丙二醇或聚丁二醇或它们的共聚物，分子量在500以内；还包括单糖或二糖；所述的酸包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑仲天，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]